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第一作者：赵晨静
通讯作者：朱春蓉，袁方，吴朝新
通讯单位：西安交通大学
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.157596
研究背景
卤化铅钙钛矿量子点（QDs），这一新型半导体材料界的璀璨明星，凭借其卓越的光致发光量子产率（PLQY）、优异的色纯度、宽广的色域调节能力以及出色的溶液加工性，正在薄膜光电器件领域大放异彩。在钙钛矿QDs的研究与应用中，表面配体对于QDs的PLQY、稳定性和载流子传输性能起着至关重要的作用。因此，在开发高性能钙钛矿QDs和制备高效的量子点发光二极管（QLEDs）的过程中，合理地选择和搭配表面配体尤为关键。由于钙钛矿QDs具有较大的比表面积，表面缺陷的存在会显著影响钙钛矿QDs的光学性能。因此，通常需要使用过量的有机配体来有效钝化QDs表面缺陷。然而，有机配体的绝缘性质，会严重限制钙钛矿QDs在后续光电器件中载流子的注入和传输效率。
研究成果
针对以上问题，朱春蓉讲师，袁方副教授和吴朝新教授在《Chemical Engineering Journal》上发表了题为“Boosting carrier transport via functionalized short-chain conjugated ligands enables efficient green perovskite quantum dot light-emitting diodes”的论文，在前期采用多功能短链噻吩烷基溴化铵配体改善钙钛矿量子点发光二极管器件性能的基础上（ACS Applied Materials & Interfaces2023, 15(33), 40080-40087），吴朝新教授团队利用共轭有机配体的优势，包括其离域的π电子、刚性的分子骨架以及优异的电导性。设计合成了一系列含有不同电子性质取代基的共轭配体，(E)-3-(4-取代苯基)丙基-2-烯-1-胺氢溴酸盐衍生物（PPABr、4-CH3PPABr和4-F PPABr），并将其用作后交换配体，调节钙钛矿QDs的载流子注入和传输。结合理论计算和实验研究，发现这类共轭配体具有沿着整个分子骨架更分散的电子云分布，将其引入到CsPbBr3QDs中，能够显著改善钙钛矿QDs薄膜的载流子传输。其中，含给电子性质取代基的4-CH3PPABr有效地促进了空穴的传输，而带有吸电子性质取代基的4-F PPABr则更有助于电子的传输。最终，基于4-CH3PPABr的最优绿光QLED实现了18.67%的最大外量子效率（EQE）。通过结合高折射率衬底和高折射率透镜，其最大EQE进一步提升至23.88%。这项工作为通过配体设计实现QLED中载流子传输平衡提供了新的思路。
作者简介
袁方，博士 ，副教授，目前感兴趣的研究方向为基于钙钛矿半导体的电致发光器件、新型非铅半导体发光材料及器件、柔性光电器件、叠层器件等，Exploration青年编委，Nanomaterials客座编辑，Frontiers in Materials客座编辑，中国材料研究学会高级会员，中国光学学会会员，发光学报首届青年梯队编委会委员，发光学报优秀梯度编委，发光学青年创新促进会会员，光电材料器件网专家会员，荣获陕西省第一届博士后创新创业大赛银奖，陕西省创新创业优秀博士后，第二届全国博士后创新创业大赛优胜奖，全国创新创业优秀博士后，陕西省第二届博士后创新创业大赛金奖，陕西省创新创业优秀博士后。主持国家自然科学基金2项，省重点研发计划1项，中国博士后面上基金项目2项，省博士后科研项目1项，企业横向项目3项，校级项目2项，作为骨干成员参与多项国家重点研发专项计划及国家自然科学基金项目。在相关领域的国际知名期刊共发表SCI论文50余篇，引用次数超过2100次，其中以第一作者或通讯作者在ACS Energy Lett.、Adv. Function. Mater.、Nano Energy、Chem. Eng. J.、Adv. Opt. Mater.、J. Phys. Chem. Lett.、Appl. Phys. Lett.等国际知名期刊发表SCI论文10余篇，合作发表学术专著1部，授权发明专利1项。Laser Photonics Rev.、Adv. Opt. Mater.、ACS Appl. Mater. Inter.、Scientific Reports、Nanomaterials、RSC Advances等期刊审稿人。国家自然科学基金委评审专家、陕西省科技计划项目评审专家、广东省科技项目评审专家、深圳市基础计划项目评审专家。
吴朝新，主要专注于新型半导体在“光-电”与“电-光”转化过程中的器件物理与相关材料研究，具体为新型发光二极管与太阳能电池及其产业化应用。以通讯作者或第一作者在国际能源和应用物理等领域的重要学术刊物发表论文90余篇，包括Adv.Mater. Angew. Chem. Int. Ed.，Adv. Func. Mater.,Adv. Sci.，Nano Energy，ACS Energy Letter等，引用千余次，以及多篇ESI 前1%高被引论文。2015年获得教育部自然科学技术2等奖;2013年获得第九届陕西省青年科技奖；2016年任中国光学学会理事；在国内外重要学术会议上邀请报告10余次;作为大会主席组织召开第十届“全国青年光学论坛”会议一次;编撰出版国内第一本钙钛矿太阳能专著《钙钛矿太阳能电池》（北京大学出版社2016年）。主持国家重大基础研究计划（973课题）1项、主持国家重点研发计划专项1项（725万）、主持自然科学基金面上课题以及教育部、陕西省等各项课题多项。
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