二维R2(ABX3)n-1BX4钙钛矿-聚合物片/钙钛矿铁基复合氧化物/BaTiO3-(Na1/4Bi3/4)(Mg1/4Ti3/4)O3介电陶瓷

二维R2(ABX3)n-1BX4钙钛矿-聚合物片/钙钛矿铁基复合氧化物/BaTiO3-(Na1/4Bi3/4)(Mg1/4Ti3/4)O3介电陶瓷

有机-无机杂化钙钛矿因其优异的光电性能以及简单廉价的制备工艺在近几年里掀起了新的研究热潮,并已在太阳能电池、发光二极管、激光器和光催化等领域得到广泛研究与应用。然而钙钛矿材料对水氧、紫外线极为敏感,其较差的稳定性一直是制约商业化应用的主要障碍。准二维钙钛矿R2(ABX3)n-1BX4是采用大尺寸阳离子R部分取代小尺寸阳离子A,类似于将二维相与三维相掺杂,同时材料中存在天然形成的量子阱结构,在光电应用领域展现了巨大的潜力。

光电器件的制造依赖于能够实现有效的图案化工艺,如掩模光刻、纳米压印和喷墨打印。喷墨打印是基于喷嘴中喷出的小体积液滴在基底上并且实现精确定位的技术,可以实现图案的无接触加工和直接刻写,不需掩模板、基底材料也十分灵活,适合钙钛矿基等光电显示器件的加工。

采用喷墨打印技术在三种商用聚合物PVC、PC和PMMA上获得了图案化的准二维钙钛矿-聚合物复合片材,并展现了稳定高效的发光性能。准二维钙钛矿-聚合物片的PLQY超过65%,FWHM为22 nm,在水中和空气中分别暴露20天、50天,PL强度仍然保持初始值的80%;在强紫外线照射240小时后,PL仍然保持50%的强度。

图一 喷墨打印制备准二维钙钛矿片

(a) 喷墨打印制备准二维钙钛矿复合片示意图;

(b-d) 不同的聚合物(PVC、PC和PMMA)薄片上印刷的图案照片。

图二 准二维钙钛矿片的光谱表征

(a-b) PEA-PVC/PC/PMMA的PL光谱和紫外可见吸收光谱;

(c) 紫外灯下PEA-PVC的图像;

(d) MA-PVC和PEA-PVC的PL光谱和紫外可见吸收光谱;

(e) PVC、MA-PVC和PEA-PVC的透射光谱;

(f) MA-PVC和PEA-PVC的TRPL光谱;

(g) PEA-PVC的TA光谱;

(h) PB2和PB3波长位置归一化的时间分辨TA光谱。

图三 钙钛矿-聚合物片在不同条件下的稳定性测试

(a) 在25 mW/cm2蓝光照射325 h下MA-PVC和PEA-PVC的PL强度和FWHM变化;

(b) 在空气中放置50天MA-PVC和PEA-PVC的PL强度变化;

(c) 在水中放置50天MA-PVC和PEA-PVC的PL强度变化;

(d) 在不同溶液中的PEA-PVC样品。

图四 钙钛矿-聚合物片的大面积图案应用

紫外线照射下有图案的钙钛矿-聚合物复合片图像;

(b) (a)中红色区域的微观荧光图像,其中黑色箭头表示喷嘴的移动方向;

(c) (b)中蓝色扫描区域的深度剖面图。

ABO3钙钛矿型复合氧化物LaNiO3

稀土钙钛矿复合氧化物La2CoMnO6

稀土钙钛矿复合氧化物LaCoO3

多层纳米晶薄膜LaMO3

超细钙钛矿型LaC003类球形颗粒

Pr6O11-Mn(NO3)2超细钙钛矿PrMnO3

碱土金属钙钛矿复合氧化物(ABO3)

LaNiO3钙钛矿氧化物

LaFeO3钙钛矿复合氧化物

LaCoO3纳米晶钙钛矿复合氧化物

钙钛矿氧化物LaMnO3空心球

锰酸镧和铁酸镧纳米空心球

大颗粒钙钛矿型复合氧化物LaMnO3+λ

单分散M型钡铁氧体亚微空心球

PS/TiO2(核/壳)复合球

钙钛矿型BaZrO3负载钌催化剂

稀土元素掺杂BaZrO3-δ基钙钛矿负载钌氨合成催化剂

TiZrHfNbTaMe)C(Me=V,Cr,Mo,W)高熵陶瓷氧化物

Ti,V,Cr,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta过渡金属TMNs碳氮化物高熵陶瓷

YBaCuO掺杂ErYBa2Cu3Ox/YBa2Cu3(OF)x1超导陶瓷材料

HgBa2Ca2Cu3O8+δ超导体材料

无铅Ba(Zr(0.2)Ti(0.8)O3铁电陶瓷材料

硅烷偶联剂包覆钙钛矿复合氧化物颗粒

钙钛矿铁基复合氧化物

BaTiO3-(Na1/4Bi3/4)(Mg1/4Ti3/4)O3介电陶瓷

钙钛矿复合氧化物La1—xSrxFeO3纳米晶

铁电体钙钛矿/一维TiO2NRs阵列半导体复合材料

Ni/Ba共掺杂铌酸钾-TiO2NRs(KBNNO@TiO2NRs)

Co/Ba共掺杂铌酸钾-TiO2NRs(KBCNO@TiO2NRs

PbS(n)/TiO2NRs/AgSbS2-TiO2NRs半导体材料

Ni/Ba和Co/Ba共掺杂的KNbO3材料

LaMg1/3W2/3O2N氧氮型钙钛矿材料

PbTiO3/ZnO纳米复合材料

PbTiOs/CdS纳米复合材料

BaTiO_3/Graphene纳米复合材料

SrTiO_3/Graphene纳米复合材料

PbTiO3纳米片单晶复合材料

单晶单畴二维PTO纳米片

SrTiO3(STO)-PTO单晶异质结

CoFe2O4(CFO)-PTO单晶异质结

Pt-PTO/Au-PTO单晶复合材料

TiO2/PbTiO3单晶异质结

Fe掺杂钙钛矿相PT类单晶材料

BaxSr1-xTiO3微弧氧化铁电薄膜

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