纤维素纳米晶体(CNCs)制备新型钙钛矿量子点(PQD)薄膜

在该研究了一种利用纤维素纳米晶体(CNCs)制备新型钙钛矿量子点(PQD)薄膜的造纸工艺。

该薄膜具有91%的光学吸收，由于纳米纤维素与PQDs之间的络合作用，其具有良好的稳定性。

将PQD纸结合红K2SiF6:Mn4 +甘磷和蓝色LED芯片，可以制造出高性能白光LED。

该LED发光效率超高 (124 lmW−1),且色域宽，能够长时间的运行(240 h)，为的照明技术铺平了道路。

钙钛矿量子点(PQDs)由于其的光致发光性、窄发射性、高量子产率和颜色可调性，成为下一代显示技术的有力的竞争候选者。然而，由于高能量辐射下的热阻差和不稳定性，大多数PDQ基白色发光二极管(LEDs)的发光效率只有≈50 lm W−1，且寿命小于100 h。

使用一个转换器类型的结构（CH3NH3PbBr3 PQD纸）来进行白色LED的设计。

图1：PQD纸的制备及特性：a) PQD纸的制作工艺，b) PQD纸表面的SEM图像，c)CH3NH3PbBr3 PQDs的TEM图像，d) PQD纸和纯CNC纸的XRD图谱，e) PQD纸的PL和UV-vis吸收光谱。

利用扫描电子显微镜(SEM)观察PQD纸的表面形貌，可以发现缠绕的CNC结构(图1b)。图1c使用透射电镜(TEM)观察PQDs。发现PQDs的尺寸约为3-8nm，这可提供强大的量子限域效应并增强钙钛矿的光发射。CH3NH3PbBr3PQD纸和纯CNC纸的XRD图谱如图1d所示，两种样品在23°时都表现出很强的衍射峰，这是由CNC材料造成的；而PQD纸在15°、30°和34°出现其他的峰，分别对应着CH3NH3PbBrQDs的(001)、(200)和(210)晶面，这证实了纸张中PQDs的高纯度。图1e为CH3NH3PbBr3PQD纸的光致发光(PL)和紫外可见(UV-vis)吸收光谱，可以看出，PQD纸显示出明亮的绿色PL发射，FWHM为28 nm，峰值波长为518 nm，与PQD纸的强吸收边缘截断相对应。图1e中的插图是PQD纸在有和没有UV激发的情况下的光学图像，说明在正常和PL条件下，其色彩均匀性都良好。

图2：PQD纸基白光LED的制作和EL性能：a) PQD纸基LED制作工艺示意图，b)KSF与硅胶封装后的LED照片，c)完成的PQD纸质LED，d) LED发光演示，e)不同驱动电流下PQD纸基LED的EL谱，f)NTSC标准、Rec.2020标准和PQD纸基LED色域的CIE图，g) PQD纸基LED的电流相关发光效率和光通量，h)连续运行时LED器件的时变光通量。

使用PQD纸作为白色LED的颜色转换器，其LED的制作过程如图2a所示。接下来，将KSF的红色荧光粉与硅树脂混合，并将混合后的混合物调配(图2b)。在固化1小时后，将PQD纸贴在包装袋的顶部作为绿色变色器，进而得到白色LED(图2c,d)。图2 e揭示了不同驱动电流（5-60 mA）下PQD纸基器件的电致发光谱图（EL），可以看到蓝色LED芯片、绿色PQD纸和红色KSF的三个主峰分别位于452、518和630 nm处。图2f为基于PQD纸的LED色域，该色域占了NTSC标准的123%和下一代8K4K显示器较重要的颜色标准Rec. 2020的92%。在连续运行240 h后，光通量仅下降12.4%(图2h)，表明基于PQD纸的LED具有良好的稳定性。

图3：PQD纸基LED与其它报道的LED的器件性能比较：A) QDs的发光效率、色域性能和b)工作耐久性。

综上所述，该研究开发了一种PQD纸，其有能力实现、宽色域的白色LED。该材料具有91%的高光学吸收，28nm的FWHM和518 nm的峰值波长。白光LED由绿色PQD纸、红色KSF荧光粉和蓝色LED芯片组成，其发光效率为124 lm W−1，宽色域为NTSC标准的123%，视角为120°。而且该器件表现出的稳定性，运行240小时只有12.4%的光降解。另外，利用柔性PQD纸作为曲面换色器，可以将LED的视角进一步提高到143°，从而说明了PQD纸的多功能性。

wyf 03.05