吉大《JMCC》：可控可逆相变！用于白光LED的全无机钙钛矿

基于全无机钙钛矿之间可控和可逆的相变，以接近100％的产率获得稳定且高效的黄光CsCu2I3，该策略已首次有效成功用于制造高质量的电致发光白光发光二极管。然而，迄今为止，只有少数基于钙钛矿的电致发光白光发光二极管（WLED）被报道。因此，基于钙钛矿的WLEDs是一个极具挑战性的任务，来自吉林大学等单位的研究人员针对这一现象进行了研究。相关论文题目以“The Controllable and Reversible Phase Transformation between All-inorganic Perovskites for White Light Emitting Diodes”发表在Journal of Materials Chemistry C期刊上。

       具有低毒性，高效率和低维电子结构的Cu基钙钛矿逐渐出现。尤其是，那些具有大斯托克斯频移和宽带发射，这使其成为WLED的理想选择。通常，制备钙钛矿WLED需要以下过程：i）精确控制不同发光材料的比例，或ii）复杂的多层结构。然而，这些方法对于WLED的制造而言是复杂且不便的。为了克服上述缺点，必须探索一种简单的策略来制造具有基于铜的钙钛矿作为单发射层的WLED。实现混合的固态或薄膜态的不同发光的铜基钙钛矿将是一种有前途的策略。众所周知。 此外，在CsI-CuI系统中进行相变可能是一种容易的策略，以基于所有基于无机Cu的钙钛矿实现具有不同发光发射的混合相，并将其应用于WLED。

       本文报道了Cs3Cu2I5与CsCu2I3之间的可控和可逆相变。该方法成功地合成了高效、稳定的全无机铜基钙钛矿CsCu2I3，并首次成功地用于电致发光WLEDs的制备。实验证明，反应时间和溶剂极性可以控制Cs3Cu2I5与CsCu2I3的转化速率。CuI在“CuI剥离”过程中的分解速率是由Cs3Cu2I5与CsCu2I3转化的主要原因。“CsI/CuI剥离”是Cs3Cu2I5与CsCu2I3之间可控和可逆相变过程中的两种机制。值得注意的是，黄色发光的CsCu2I3和蓝色发光的Cs3Cu2I5可以共存，并且它们在混合粉末或薄膜状态下的发光不相互影响，这有利于获得单一的发射层。此外，高质量的WLEDs显示CIE坐标为（0.327，0.348），CRI为94。

       本文对CuI基卤化物材料的相变进行了深入的探索，有助于铜基钙钛矿的合成，也为无铅钙钛矿的应用提供了新的途径。此外，还提出了一种可行的全钙钛矿基电致发光WLEDs的设计方案。 

图1（a）CsCu2I3的XRD图案与CsCu2I3的标准XRD图案的比较。（b）CsCu2I3的态密度图。（c）Cs3Cu2I5和CsCu2I3的归一化PL谱。λex=300 nm。（d）研究了环境条件下CsCu2I3的PLQY随储存时间的变化。（e）一小时乙醇处理产物的XRD图谱与Cs3Cu2I5和CsCu2I3的标准XRD图谱进行比较。（f）一小时乙醇处理产物Cs3Cu2I5和CsCu2I3的归一化PL光谱。λex=327 nm。（g） 在紫外光照射（254 nm）下，通过时间控制获得Cs3Cu2I5和CsCu2I3不同发光混合物的图像。（h）在紫外光（254 nm）下，通过溶剂极性控制获得了Cs3Cu2I5和CsCu2I3不同发光混合物的图像。

图2转换过程I-IV的示意图。

图3（a）与CsCu2I3的标准XRD图相比，P1的XRD图。（b）P1和CsCu2I3的归一化PL光谱。 λex＝300nm。通过分别观察DMSO中的CsCu2I3溶液和ACN中的CsCu2I3溶液获得的薄膜的XRD图（c）和归一化PL光谱（d）。插图：在UV照明（254 nm）下的胶片图像。

图4 a）白色发光二极管（WLED）的示意结构。（b） 3.6V下的电致发光（EL）光谱（c）CIE色度图（插图：白色器件照片）。（d）电流密度电压亮度（J-V-L）特性。（e）电流效率和功率效率作为亮度的函数。