1 宿迁学院 材料工程系，宿迁 223800
2 南京理工大学 材料科学与工程学院，南京 210094
为克服在大批量合成无机钙钛矿量子点（CsPbBr3）时出现的材料光学性能下降的问题，提出了一种改进的室温溶液工艺，通过加入HBr促进前驱体的分散溶解，同时引入路易斯酸配体部分取代油胺，实现量子点表面的缺陷态有效钝化，合成出高质量的CsPbBr3量子点材料。实验测试结果表明，合成出的CsPbBr3量子点荧光发射峰位于517 nm处，发射峰半高宽仅有17 nm，荧光量子效率高达95%。利用制备出的绿光CsPbBr3量子点和商用红色荧光粉混合，和以GaN为基底的蓝光芯片组装成一个白光LED器件，该器件在20 mA的工作电流下获得流明效率达48.35 lm/W的白光。这种高效白光LED展示出无机钙钛矿量子点在通用照明、背光显示和光通信等领域中具有很大的应用潜力。
钙钛矿量子点 室温溶液法 批量合成 白光LED Perovskite quantum dots Solution-process at room temperature Mass synthesis WLED 光子学报
2023, 52(11): 1116002
1 重庆邮电大学光电工程学院，重庆 400065
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，江苏 苏州 215163
首先引入新型油酸配位剂，解决已有溶液法成膜较差的问题，接着引入紫外/红外双光源退火工艺，制备了氧化锆薄膜。与传统的热退火工艺相比，双光源退火能够在较低温度下实现锆盐的分解、还原、氧化，形成高质量氧化锆薄膜。采用紫外分光光度计、原子力显微镜和X射线光电子能谱仪等对制备的氧化锆薄膜进行了表征对比，进而分析了成膜的物理机理。结果表明：所用方法成功实现了低温条件下(<120 ℃)高质量氧化锆薄膜的制备，薄膜的光学带隙约为5.66 eV，相对介电常数约为22.6，漏电流密度小于10－9 A/cm2@4 MV/cm，表面粗糙度为0.28 nm。最后，基于该氧化锆薄膜绝缘层制备出了低驱动电压的稠合噻吩-吡咯并吡咯二酮聚合物薄膜晶体管，其迁移率为0.50 cm2/(V·s)，阈值电压为－0.47 V, 电流开关比3.6×107，亚阈值摆幅为0.16 V/dec。
材料 薄膜晶体管 溶液法 氧化锆 紫外/红外退火
1 桂林电子科技大学 广西电子信息材料构效关系重点实验室, 广西 桂林 541004
2 电子科技大学中山学院 电子薄膜与集成器件国家重点实验室中山分室, 广东 中山 528402
3 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 广西超硬材料重点实验室, 桂林市微电子元件电极材料与生物纳米材料重点实验室, 广西 桂林 541004
紫外有机发光器件（OLED）的宽带隙发光分子限制了空穴注入效率, 从而导致载流子复合低效, 器件发展受限。可溶液处理工艺兼顾了低成本、高可控性及规模生产的时代特色。本文报道了利用溶液法制备的WCl6及其与聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸掺杂复合物（PEDOT∶PSS+WCl6）调控近紫外OLED的空穴注入特性, 实现了高效率近紫外有机发光。X射线光电子能谱、紫外-可见光吸收光谱等分析表明, WCl6和PEDOT∶PSS+WCl6薄膜具有优异的电子特性和光透过性。伏安特性和阻抗谱分析表明, 空穴注入能力按WCl6、PEDOT∶PSS和PEDOT∶PSS+WCl6的顺序依次增强。以PEDOT∶PSS+WCl6作空穴注入层、2-(4-联苯)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-恶二唑（PBD）作发光层, 获得了最大外量子效率为2.6%、最大辐照度为8.05 mW/cm2、半峰宽为45 nm、电致发光峰为405 nm的高效率近紫外OLED。器件寿命测试对比结果表明, WCl6掺杂PEDOT∶PSS后器件的稳定性得到了增强。 该研究结果拓展了WCl6的应用领域, 对于推进高效稳定近紫外OLED的进一步发展具有一定的借鉴意义。
紫外有机发光器件 可溶液加工 空穴注入 阻抗谱 ultraviolet organic light-emitting device WCl6 WCl6 solution process hole injection impedance spectroscopy
多尺度材料的装配和集成对新一代太阳能电池器件的运行至关重要, 需要基础科学的设计和阐述。关键是要了解和利用定制材料的内在特性, 以及材料组件之间的相互作用, 从而实现所需要的功能。主要介绍了通过溶液过程连接和组装各种纳米结构方面的最新成果。这些材料已经被用作高效太阳能转换装置的高效光吸收层、载流子传输层、界面层和表面反应促进剂, 特别是在钙钛矿太阳能电池和光电化学电池中。并讨论了这些结果对新型太阳能装置的未来发展的影响。
多尺度材料 溶液过程 高效 太阳能转换 multiple length scale materials solution process high-performance efficient solar energy conversion
华南理工大学 材料科学与工程学院, 广东 广州 510640
采用旋涂制备的纳米银(Silver nanoparticle, Ag NPs)作为阴极, 制备了全溶液加工的红、绿、蓝量子点发光二极管(red, green, blue-quantum dots light-emitting diodes, R-, G-,B-QLEDs)。并针对溶液加工Ag NPs阴极器件启亮电压(Turn-on voltage, Vt)较蒸镀Ag阴极器件偏高的问题, 采用了低真空与热退火组合工艺干燥Ag NPs阴极, 实现了可以与真空蒸镀金属阴极比拟的Vt, R-, G-,B-QLEDs的Vt分别为1.9, 2.6, 3.2 V。实验结果表明, 该阴极处理工艺可能为研制低Vt的全印刷显示发光器件提供新的工艺思路。
全溶液加工 低启亮电压 量子点发光二极管 纳米银电极 低真空/热退火干燥工艺 all-solution process low turn-on voltage quantum dot light-emitting diodes silver nanoparticle electrode low vacuum/thermal annealing drying proces
Author Affiliations
Abstract
1 Academy for Advanced Interdisciplinary Studies, Southern University of Science and Technology (SUSTech), Shenzhen 518055, China
2 Department of Mechanics and Aerospace Engineering, Southern University of Science and Technology (SUSTech), Shenzhen 518055, China
Solution processible photovoltaics (PV) are poised to play an important role in scalable manufacturing of low-cost solar cells. Electrospray is uniquely suited for fabricating PVs due to its several desirable characteristics of an ideal manufacturing process such as compatibility with roll-to-roll production processes, tunability and uniformity of droplet size, capability of operating at atmospheric pressure, and negligible material waste and nano structures. This review begins with an introduction of the fundamentals and unique properties of electrospray. We put emphasis on the evaporation time and residence time that jointly affect the deposition outcome. Then we review the efforts of electrospray printing polymer solar cells, perovskite solar cells, and dye sensitized solar cells. Collectively, these results demonstrate the advantages of electrospray for solution processed PV. Electrospray has also exhibited the capability of producing uniform films as well as nanostructured and even multiscale films. So far, the electrospray has been found to improve active layer morphology, and create devices with efficiencies comparable with that of spin-coating. Finally, we discuss challenges and research opportunities that enable electrospray to become a mainstream technique for industrial scale production.
photovoltaics electrospray solution process polymer solar cells perovskite solar cells dye sensitized solar cells Opto-Electronic Advances
2020, 3(6): 06190038
1 吉林建筑大学， 吉林 长春130118
2 长春工业大学 化学工程学院， 吉林 长春130012
红荧烯具有导电性好、吸收系数高等优良的荧光特性和半导体特性，是目前报道的单晶迁移率最高的材料，在有机光电器件中有很好的发展前景，受到科研人员的广泛关注。目前国内外主要采用真空蒸镀方法和溶液加工方法制备红荧烯晶体薄膜，采用各种制备工艺来提高红荧烯薄膜质量。本文在系统介绍红荧烯晶体薄膜制备工艺研究进展的基础上，归纳总结了掺杂种类/聚合物浓度、后处理工艺/实验温度等对红荧烯晶体性能的影响，简要概述了红荧烯薄膜在有机光电子器件应用研究中所取得的研究成果，最后展望了基于红荧烯晶体薄膜的光电器件的发展趋势。
红荧烯 有机光电器件 溶液法 真空蒸镀 聚合物 rubrene organic optoelectronic device solution process vacuum evaporation polymer
1 华南理工大学 材料科学与工程学院 发光材料与器件国家重点实验室 高分子光电材料与器件研究所, 广州 510640
2 华南农业大学 电子工程学院, 广州 510642
讨论了基本的EC器件结构设计、被广泛应用的阴极氧化物材料(WO3)的结构以及改善其性能的一些方法和新型固体电解质材料。最后, 对EC器件的未来发展做了展望。
溶液法 电致变色器件 三氧化钨 纳米结构 固体电解质 solution process electrochromic device Tungsten oxide nanostructure solid-state electrolyte
1 高分子光电材料与器件研究所, 发光材料与器件国家重点实验室, 华南理工大学 材料科学与工程学院, 广东 广州510640
2 华南农业大学 电子工程学院, 广东 广州510642
采用旋涂法制备了氧化锆介质层薄膜, 重点讨论了退火温度以及旋涂转速对薄膜性能的影响及作用机制。研究发现高温后退火一方面使得氧化锆水合物脱水形成氧化锆, 另一方面促使氧化锆薄膜结晶。此外, 转速较高时, 其变化对薄膜厚度及粗糙度无显著影响。当转速为5 000 r/min、退火温度为300 ℃时, 制备的绝缘层厚度具有良好的厚度均匀性, 粗糙度为0.7 nm, 漏电流为3.13×10-5 A/cm2(电场强度1 MV/cm)。最终, 利用ZrO2薄膜作为栅极绝缘层, 在玻璃基板上制备了铟镓锌氧化物-薄膜晶体管(IGZO-TFT),其迁移率为6.5 cm2/(V·s), 开关比为2×104。
氧化锆薄膜 溶液法 旋涂转速 退火温度 zirconia film solution process spin coating speed annealing temperature
1 长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春130022
2 长春工业大学 化学工程学院, 吉林 长春130012
为了获得低成本、高结晶度的红荧烯薄膜, 采用溶液加工的方法和聚合物界面修饰层研究了红荧烯薄膜的性质。首先, 通过旋涂方法在Si/SiO2衬底上先沉积一层聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为界面修饰层, 利用偏光显微镜(POM)、原子力显微镜(AFM)研究了PVP层表面形貌及粗糙度。接着在PVP上滴涂红荧烯溶液后固化烘干, 制备红荧烯晶体薄膜, 研究了不同PVP浓度和不同成膜温度下界面修饰层对红荧烯表面形貌的影响。然后, 利用X射线衍射(XRD)表征对比研究了薄膜的微观结构。最后, 分析了红荧烯晶体薄膜的生长机制。实验结果表明: 80~140 ℃及低浓度的PVP条件下能得到结晶度高、连续的红荧烯球晶, 并且温度升高时, 球晶尺寸变大。PVP作为界面修饰层有利于改善红荧烯的成膜性, 制备高结晶度的晶体薄膜。
溶液法 聚乙烯吡咯烷酮 界面修饰 红荧烯晶体 晶体形貌 solution process Polyvinyl Pyrrolidone(PVP) interface modification rubrene crystals crystal morphology
