Waiting
Login-Verarbeitung ...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

Facile syntese av kolloidalt bly halogen Perovskite Nanoplatelets via ligand-assistert Reprecipitation

Published: October 1, 2019 doi: 10.3791/60114
Automatic Translation
1, 1
1Department of Chemical Engineering, Massachusetts Institute of Technology

Summary

Dette arbeidet demonstrerer facile rom-temperatur syntese av kolloidalt Quantum-begrenset bly halogen perovskite nanoplatelets av ligand-assistert reprecipitation metode. Syntetisert nanoplatelets viser Spectrally smale optiske funksjoner og kontinuerlig Spectral justeringsevne gjennom hele det synlige området ved å variere sammensetningen og tykkelser.

Abstract

I dette arbeidet viser vi en facile metode for kolloidalt bly halogen perovskite nanoplatelet syntese (kjemisk formel: L2[ABX3]n-1BX4, L: butylammonium og octylammonium, a: methylammonium eller formamidinium, B: bly, X: bromide og iodide, n: antall [BX6]4- octahedral lag i retning av nanoplatelet tykkelse) via ligand-assistert reprecipitation. Individuelle perovskite forløper løsninger er utarbeidet ved å oppløse hver nanoplatelet bestanddel salt i N, N-dimethylformamide (DMF), som er en Polar organisk løsningsmiddel, og deretter blande i bestemte prosenter for målrettet nanoplatelet tykkelse og sammensetning. Når blandet forløper løsningen er droppet inn polare toluen, den brå endring i løselighet induserer momentant krystallisering av nanoplatelets med overflate-bundet alkylammonium halogen ligander gir kolloidalt stabilitet. Photoluminescence og absorpsjon Spectra avslører emissive og sterkt Quantum-lukkede funksjoner. X-ray Diffraksjon og overføring elektron mikroskopi bekrefte den todimensjonale strukturen av nanoplatelets. Videre viser vi at bånd gapet i perovskite nanoplatelets kan stilles inn kontinuerlig i det synlige området ved å variere støkiometri av halogen (er). Til slutt viser vi fleksibiliteten til ligand-assistert reprecipitation metode ved å innføre flere arter som overflate-capping ligander. Denne metodikken representerer en enkel prosedyre for å forberede dispersjoner av emissive 2D-kolloidalt halvledere.

Introduction

I det siste tiåret, fabrikasjon av bly halogen perovskites solceller1,2,3,4,5,6 har effektivt fremhevet de gode egenskapene til denne Semiconductor materiale, inkludert lange carrier diffusjon lengder7,8,9,10, justeringsevne-4,5,11 og lave kostnader syntese12. Spesielt gjør den unike natur defekt toleranse13,14 bly halogen perovskites fundamentalt forskjellig fra andre halvledere og dermed svært lovende for neste generasjons Optoelektronisk applikasjoner.

I tillegg til solceller, har bly halogen perovskites vist å gjøre gode Optoelektronisk enheter som lys-Emitting dioder6,15,16,17,18, 19,20,21,22, lasere23,24,25og photodetectors26,27, 28og andre. Spesielt når forberedt i form av kolloidalt nanokrystaller18,29,30,31,32,33,34, 35,36,37,38,39,40,41, 42,43, bly halogen perovskites kan utvise sterk kvante-og dielektrisk, stor exciton bindende energi44,45og lyse luminescence17,19 sammen med facile løsning behandlingsevne. Ulike rapporterte geometri inkludert Quantum Dots29,30,31,32, nanoroder33,34 og nanoplatelets18, 35,36,37,38,39, 40, 41, 43 Videre demonstrere formen justeringsevne av bly halogen perovskite nanokrystaller.

Blant de nanokrystaller, kolloidalt to-dimensjonale (2D) bly halogen perovskites, eller "perovskite nanoplatelets", er spesielt lovende for Light-Emitting programmer på grunn av sterk fangenskap av lade bærere, store exciton bindende energi nå opp til hundrevis av meV44, og Spectrally smale utslipp fra tykkelse-rene ensembler av nanoplatelets39. I tillegg Anisotrop utslipp rapportert for 2D-perovskite nanokrystaller46 og andre 2D halvledere47,48 fremhever potensialet for å maksimere outcoupling effektivitet fra perovskite nanoplatelet-baserte enheter som avgir lys.

Her viser vi en protokoll for den enkle, universelle, rom-temperatur syntese av kolloidalt bly halogen perovskite nanoplatelets via en ligand-assistert reprecipitation teknikk36,38,49. Perovskite nanoplatelets som omfatter iodide og/eller bromide halogen anioner, methylammonium eller formamidinium organiske spesifikasjoner, og variable organiske overflate ligander er demonstrert. Prosedyrer for å kontrollere absorpsjon og utslipps energi og tykkelsen renheten av kolloidalt dispersjon diskuteres.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Merk: enklere merknader av 'n = 1 BX ' og 'n = 2 ABX ' vil bli brukt herfra i stedet for den komplekse kjemiske formelen av L2BX4 og L2[ABX3] BX4, henholdsvis. For bedre stabilitet og optiske egenskaper resulterende perovskite nanoplatelets, anbefales det å fullføre hele prosedyren under inert forhold49 (dvs. en nitrogen glovebox).

1. utarbeidelse av perovskite nanoplatelet forløper løsning

  1. Forbered ~ 1 mL av 0,2 M løsninger av methylammonium bromide (MABr), formamidinium bromide (FABr), bly bromide (PbBr2), butylammonium bromide (BABr), octylammonium bromide (OABr), methylammonium IODIDE (mai), formamidinium IODIDE (FAI), bly iodide (PbI2), butylammonium IODIDE (Bai) og octylammonium IODIDE (OAI) i N, n-DIMETHYLFORMAMIDE (DMF) enten ved å oppløse hvert salt i DMF eller ved å fortynne kommersielt tilgjengelige løsninger.
    1. PbBr2 er ikke lett OPPLØSELIG i DMF ved romtemperatur, Behold oppløsningen ved 80 ° c i 10 minutter eller lenger for fullstendig oppløsning. Når den er oppløst, avkjøles løsningen tilbake til romtemperatur før bruk.
      Merk: konsentrasjonen av individuelle forløper løsninger kan økes for å syntetisere mer nanoplatelets, men den maksimale konsentrasjonen er vanligvis begrenset av solubilities til PbBr2 og PbI2 i DMF.
  2. Bland disse individuelle forløper løsninger i konkrete volumforhold for hvert mål tykkelse og sammensetning.
    1. Hvis du vil syntetisere bare bromide-eller iodide-nanoplatelets, kan du se tabell 1, som oppsummerer volum forholdene for n = 1 og n = 2 bromide og iodide nanoplatelets.
    2. For å syntetisere nanoplatelets med blandede halogen sammensetninger, Kombiner bromide og iodide bare perovskite nanoplatelet forløper løsninger av samme tykkelse på ønsket volumforhold for mål sammensetningen. For eksempel, for å gjøre 30%-bromide-70%-iodide n = 2 perovskite nanoplatelets, bland forløperen løsninger av n = 2 MAPbBr og n = 2 MAPbI på et 3:7 volum ratio.
      Merk: endring av den organiske endringen påvirker ikke den optiske overgangs energien13. Absorpsjon og luminescence er primært innstilt ved å endre halogen sammensetningen eller nanoplatelet tykkelse.

2. syntese av perovskite nanoplatelets via ligand-assistert reprecipitation metode

  1. Injiser 10 μL blandet forløper løsning i 10 mL toluen under kraftig omrøring. Nanoplatelets vil umiddelbart utkrystallisere på grunn av den brå endring i løselighet.
    Merk: mengden blandet forløper løsning injisert i toluen kan økes til ~ 100 μL. total mengde injisert forløper løsning og injeksjon hastighet ser ikke ut til å påvirke betydelig perovskite nanoplatelet morfologi (figur S1). Injeksjon av for mye DMF øker imidlertid polariteten til løsningen og reduserer krystallisering.
  2. La løsningen under omrøring i 10 min til ingen ytterligere fargeendring er observert fra løsningen for å sikre fullstendig krystallisering av perovskite nanoplatelets.
    Merk: fersk syntetisert perovskite nanoplatelets fra ferskt tilberedte forløper løsninger vanligvis viser de beste Photoluminescence Quantum yield og photostability49. Og over tid vil nanoplatelets sakte aggregat (figur S2), forverret kolloidalt stabilitet. Derfor er det anbefalt å bruke nanoplatelet løsninger så snart som mulig når syntetisert.

3. karakterisering prøveforberedelse og rensing av kolloidalt perovskite nanoplatelet løsning.

  1. Transmisjon elektron mikroskopi (TEM) prøveforberedelse.
    1. Sentrifuger løsningen ved 2050 x g i 10 min.
    2. Kast supernatanten.
    3. Redisperse nanoplatelets i 1 mL toluen.
    4. Drop 1 dråpe på et TEM rutenett.
    5. Tørk prøven under vakuum.
  2. Diffraksjon for X-ray-prøver (XRD)
    1. Sentrifuger løsningen ved 2050 x g i 10 min.
    2. Kast supernatanten.
    3. Redisperse nanoplatelets i 30 μL av toluen.
    4. Dropcast på et glass lysbilde.
    5. Tørk prøven under vakuum.
  3. Generell rensing
    1. Sentrifuger løsningen ved 2050 x g i 10 min.
    2. Kast supernatanten.
    3. Redisperse nanoplatelets i ønsket mengde løsemiddel avhengig av bruken.
      Merk: avhengig av bruken av nanoplatelets, kan volumet av redispersing løsemiddel justeres fritt og andre polare organiske løsemidler som Heksan, oktan eller chlorobenzene kan brukes i stedet for toluen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Skjematisk illustrasjon av perovskite nanoplatelets og syntese prosedyre gir en oversikt over materialet og syntetiske detaljer (figur 1). Bilder av kolloidalt perovskite nanoplatelet løsninger under omgivelseslys og UV (figur 2), kombinert med Photoluminescence og absorpsjon Spectra (Figur 3) ytterligere bekrefte emissive og absorberende natur nanoplatelets. TEM-bilder (Figur 4) og XRD-mønstre (figur 5) brukes til å anslå side dimensjonene og stable spacings i nanoplatelets, samtidig som de også bekrefter den todimensjonale strukturen. Absorpsjon Spectra av perovskite nanoplatelet løsninger med blandede halogenider demonstrere justeringsevne av bandgap (figur 6). Insensitivitet av det Photoluminescence spekteret til den kjemiske identiteten til organisk overflate-capping ligander fremhever fleksibiliteten i disse materialene (figur 7).

MABr FABr PbBr2 BABr OABr MAI Fai PbI2 Bai OAI
n = 1 PbBr 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0
n = 2 FAPbBr 0 1 2 5 5 0 0 0 0 0
n = 2 MAPbBr 1 0 2 5 5 0 0 0 0 0
n = 1 PbI 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1
n = 2 FAPbI 0 0 0 0 0 0 1 2 5 5
n = 2 MAPbI 0 0 0 0 0 1 0 2 5 5

Tabell 1. Formulering retningslinjer for perovskite nanoplatelet forløper løsninger.
Tallene i tabellen angir det volumet som tilsvarer hver forløper løsning (kolonner) som bør kombineres for å oppnå de målrettede nanoplatelet (radene), i henhold til konsentrasjons spesifikasjonene i protokoll teksten.

Figure 1
Figur 1. Perovskite nanoplatelet struktur og syntese prosedyre.
(a) illustrasjon av perovskite enhets celle og nanoplatelet struktur. (b) skjematisk illustrasjon av kolloidalt perovskite nanoplatelet syntese. Gjengitt (tilpasset) med tillatelse fra REF. 48. Copyright 2019 American Chemical Society. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2. Kolloidalt perovskite nanoplatelet løsninger opplyst av UV-lys.
Utslipp fra nanoplatelets kan tydelig ses langs stråle banen. Gjengitt (tilpasset) med tillatelse fra REF. 48. Copyright 2019 American Chemical Society. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3. Photoluminescence og absorpsjon Spectra av kolloidalt perovskite nanoplatelet løsninger.
Bandgap av nanoplatelets kan stilles med tykkelse og sammensetning. Longpass filter (cut-on bølgelengde: 400 nm) ble brukt til å filtrere ut eksitasjon UV-lys før Photoluminescence spektrum samling og det kunne ha litt endret n = 1 bly bromide nanoplatelet utslipp spektrum.

Figure 4
Figur 4. Transmission Electron mikroskopi (TEM) bilder av perovskite nanoplatelets.
Bildene viser tilfeldig overlappende nanoplatelets. Se også figur S7. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 5
Figur 5. X-ray Diffraksjon (XRD) mønstre og d-spacings av perovskite nanoplatelets.
XRD mønstre domineres av nanoplatelet stabling topper som bekrefter todimensjonale natur nanoplatelets og deres ansikt-til-ansikt selv-montering i dropcasted filmer. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 6
Figur 6. Absorpsjon Spectra av kolloidalt perovskite nanoplatelet løsninger med blandede halogenider.
Kontinuerlig forskyvning av første excitonic dempings funksjoner viser bandgap justeringsevne med halogen. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 7
Figur 7. Photoluminescence Spectra av n = 1 PbBr og n = 2 MAPbBr nanoplatelets syntetisert med ulike ligand arter.
Den reprecipitation metoden kan enkelt utvides til andre ligand kjemikalier. Se også tabell S2 for retningslinjer for formulering. Longpass filter (cut-on bølgelengde: 400 nm) ble brukt til å filtrere ut eksitasjon UV-lys før Photoluminescence spektrum samling og det kunne ha litt endret n = 1 bly bromide nanoplatelet utslipp spektrum. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Tilleggsfil. Støtteinformasjon. Vennligst klikk her for å laste ned denne filen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Produktet av denne syntesen er kolloidalt bly halogen nanoplatelets avkortet av alkylammonium halogen overflate ligander (figur 1a). Figur 1B demonstrerer syntetisk prosedyre av kolloidalt perovskite nanoplatelets via ligand-assistert reprecipitation. For å oppsummere, ble konstituerende forløperen salter oppløst i en Polar løsemiddel DMF i bestemte forhold for ønsket tykkelse og sammensetning, og deretter injisert i toluen, som er polare. På grunn av den brå endring i løselighet, kolloidalt perovskite nanoplatelets begynte å utkrystallisere umiddelbart. Ved utarbeidelse av blandet forløper løsning, forhold mellom konstituerende forløpere primært bestemt tykkelsen av resulterende nanoplatelets (figur S3), og tilstedeværelsen av overflødig ligander i forløperen løsningen var avgjørende for å sikre av produktets tykkelse (figur S4). Generelt kan noen Polar løsemiddel brukes til å oppløse perovskite forløper salter mens eventuelle polare løsemiddel kan brukes til å spre kolloidalt nanoplatelets. Blandbarhet av disse polare og polare løsemidler er imidlertid avgjørende for homogen syntese av kolloidalt perovskite nanoplatelets, og derfor valgte vi DMF og toluen. Dessuten er det viktig å ha polare løsemiddel i stort overskudd til den ekstra polare løsemiddel for krystallisering av perovskite nanoplatelets oppstår. Ved å legge for mye Polar løsemiddel øker polariteten til den resulterende løsningsmiddel blandingen (dvs. DMF + toluen), som kan oppløse nanoplatelets. Klorid-og cesium nanopatelets kan også bli syntetisert ved denne tilnærmingen (figur S5), skjønt klorid-inneholdende nanoplatelets er nonemissive og cesium-baserte nanoplatelets lider av dårligere stabilitet og tykkelse homogenitet i forhold til den methylammonium nanoplatelets når det er syntetisert via denne metoden38. Til slutt, vi oppmerksom på at bare n = 1 og n = 2 medlemmer har blitt syntetisert med god tykkelse homogenitet av denne metoden; forsøk på å lage tykkere (n ≥ 3) nanoplatelets gir vanligvis dispersjoner med blandet tykkelse (figur s6).

Figur 2 viser bilder av som-syntetisert kolloidalt perovskite nanoplatelet løsninger opplyst av UV-lys, hvor utslipp av nanoplatelets kan tydelig ses langs strålen banen. Figur 3 viser normalisert Photoluminescence (pl) og absorpsjon Spectra av kolloidalt perovskite nanoplatelet løsninger, som er i samsvar med tidligere rapporter37,38,50,51 , demonstrere justeringsevne av perovskite nanoplatelets med tykkelse og bestanddeler arter. For alle nanoplatelets, sterke excitonic funksjoner i absorpsjon Spectra og signifikant blå-forskyvning av Spectra sammenlignet med bulk perovskites35 ble observert på grunn av sterk Quantum-og dielektrisk-fødsel. Endring av den organiske avstanden fra methylammonium til formamidinium ikke signifikant påvirke bandets gap-enten for bromide eller iodide nanoplatelets-i avtale med forståelse av Valence elektroniske strukturen i bly halogen perovskites13 . Table S1 oppsummerer de Photoluminescence Quantum rentene (PLQYs) til de kolloidalt perovskite nanoplatelet løsningene.

Den todimensjonale strukturen til perovskite nanoplatelets ble bekreftet av TEM og XRD. I Figur 4viser tem-bildene delvis overlappende todimensjonale perovskite nanoplatelets, med individuelle side dimensjoner som spenner fra noen få hundre nanometer til en mikrometer. Bildet kontrast og tilfeldig konfigurasjon av nanoplatelets på TEM-rutenettet tyder på at de er spredt i løsningen som individuelle ark-i stedet for stablet lamellær krystaller. Små, mørke sfæriske prikker dukket opp på elektron strålen bestråling som observert i Figur 4, og de antas å være metallisk PB som tidligere rapportert36,52. På grunn av de store laterale dimensjonene av perovskite nanoplatelets, de fortrinnsvis lå flatt oppå hverandre når støpt inn i en film, og periodiske stabling topper dominerte XRD mønster som vist i figur 5. Tatt i betraktning at gitteret konstant for Cubic perovskite enheten cellen er ~ 0,6 NM53, kan det utledes at organisk ligand laget er 1 NM tykk i stablet nanoplatelet filmer uavhengig av nanoplatelet arter38.

Absorpsjons-og utslipps resonans kan kontinuerlig stilles inn ved å variere halogen sammensetningen. Figur 6 viser normalisert absorpsjon Spectra av kolloidalt n = 1 PbX og n = 2 MAPbX nanoplatelet løsninger med varierende prosenter av bromide og iodide. Klare excitonic absorpsjon topper indikere sterk fødsel av bærere i nanoplatelets, og kontinuerlig forskyvning av disse toppene med halogen-komposisjon demonstrerer bandet gap justeringsevne gjennom halogen variasjon (figur S8). Men Photoluminescence Spectra av blandet halogen nanoplatelets viser bred eller flere funksjoner (figur S9), som er muligens på grunn av photoinduced halogen segregering. 54 for alle

Den ligand-assistert reprecipitation metoden er spesielt mottagelig for å endre identiteten til den lange kjeden capping ligand, som vist i figur 7. Dette åpner opp muligheten for tuning naturen av overflate-bundet organiske arter for optimalisert ytelse av en bestemt enhet eller applikasjon55. Vi registrerer imidlertid at forholdet mellom individuelle forløpere kan kreve liten justering når ansette nye ligand arter for beste tykkelse homogenitet av det resulterende systemet (figur S10 og tabell S2).

Som konklusjon, har vi vist en enkel, allsidig metode for syntetisere kolloidalt bly halogen perovskite nanoplatelets av varierende sammensetning (figur S11). Den ligand reprecipitation tilnærmingen er potensielt mottagelig for syntese med høy gjennomstrømning og videre data drevet analyse. Tykkelse-, sammensetning-og ligand-justeringsevne kan oppnås uten store modifikasjoner i syntetiske protokoller. Fremover, ville det være ønskelig å ytterligere øke Photoluminescence effektivitet til nivåer i samsvar med andre perovskite nanokrystaller29,32,56.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer ingen konkurrerende finansielle interesser.

Acknowledgments

Dette arbeidet ble støttet av US Department of Energy, Office of Science, Basic Energy Sciences (BES) under tildeling nummer DE-SC0019345. Seung Kyun ha ble delvis støttet av Kwanjeong Education Foundation Overseas doktorgrads program Scholarship. Dette arbeidet gjorde bruk av MRSEC delte eksperimentelle fasiliteter ved MIT, støttet av National Science Foundation under pris nummer DMR-08-19762. Vi takker Eric Powers for å få hjelp med korrektur og redigering.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Equipment
365nm fiber-coupled LED Thorlabs M365FP1 Excitation source (Photoluminescence)
Avantes fiber-optic spectrometer Avantes AvaSpec-2048XL Photoluminescence detector (Photoluminescence spectra)
Cary 5000 Agilent Technologies UV-Vis spectrophotometer (Absorption spectra)
FEI Tecnai G2 Spirit Twin TEM FEI Company Transmission electron microscopy (TEM) operating at 120kV
PANalytical X'Pert Pro MPD Malvern Panalytical X-ray diffraction (XRD) operating at 45 kV and 40 mA with a copper radiation source.
Materials
n-butylammonium bromide (BABr) GreatCell Solar MS305000-50G
n-butylammonium chloride (BACl) Fisher Scientific B071025G butylamine hydrochloride
n-butylammonium iodide (BAI) Sigma-Aldrich 805874-25G
N,N-dimethylforamide (DMF) Sigma-Aldrich 227056-1L Anhydrous, 99.8%
n-dodecylammonium bromide (DDABr) GreatCell Solar MS300880-05
formamidinium bromide (FABr) GreatCell Solar MS350000-100G
formamidinium iodide (FAI) GreatCell Solar MS150000-100G
n-hexylammonium bromide (HABr) GreatCell Solar MS300860-05
lead bromide (PbBr2) Sigma-Aldrich 398853-5G .99.999%
lead chloride (PbCl2) Sigma-Aldrich 268-690-5G 98%
lead iodide (PbI2) solution Sigma-Aldrich 795550-10ML 0.55M in DMF
methylammonium bromide (MABr) GreatCell Solar MS301000-100G
methylammonium iodide (MAI) GreatCell Solar MS101000-100G
n-octylammonium bromide (OABr) GreatCell Solar MS305500-50G
n-octylammonium chloride (OACl) Fisher Scientific O04841G octylamine hydrochloride
n-octylammonium iodide (OAI) GreatCell Solar MS105500-50G
iso-pentylammonium bromide (i-PABr) GreatCell Solar MS300710-05
toluene Sigma-Aldrich 244511-1L Anhydrous, 99.8%

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kim, H. S., et al. Lead iodide perovskite sensitized all-solid-state submicron thin film mesoscopic solar cell with efficiency exceeding 9%. Scientific Reports. 2, 591 (2012).
  2. Zhou, H., et al. Interface engineering of highly efficient perovskite solar cells. Science. 345 (6196), 542-546 (2014).
  3. Yang, W. S., et al. Iodide management in formamidinium-lead-halide–based perovskite layers for efficient solar cells. Science. 356 (6345), 1376-1379 (2017).
  4. Saliba, M., et al. Cesium-containing triple cation perovskite solar cells: improved stability, reproducibility and high efficiency. Energy & Environmental Science. 9 (6), 1989-1997 (2016).
  5. Jeon, N. J., et al. Compositional engineering of perovskite materials for high-performance solar cells. Nature. 517 (7535), 476-480 (2015).
  6. Stranks, S. D., Snaith, H. J. Metal-halide perovskites for photovoltaic and light-emitting devices. Nature Nanotechnology. 10 (5), 391-402 (2015).
  7. Ma, L., et al. Carrier diffusion lengths of over 500 nm in lead-free perovskite CH3NH3SnI3 films. Journal of the American Chemical Society. 138 (44), 14750-14755 (2016).
  8. Dong, Q., et al. Electron-hole diffusion lengths> 175 μm in solution grown CH3NH3PbI3 single crystals. Science. 347 (6225), 967-970 (2015).
  9. Stranks, S. D., et al. Electron-Hole Diffusion Lengths Exceeding 1 Micrometer in an Organometal Trihalide Perovskite Absorber. Science. 342 (6156), 341-344 (2013).
  10. Shi, D., et al. Low trap-state density and long carrier diffusion in organolead trihalide perovskite single crystals. Science. 347 (6221), 519-522 (2015).
  11. McMeekin, D. P., et al. A mixed-cation lead mixed-halide perovskite absorber for tandem solar cells. Science. 351 (6269), 151-155 (2016).
  12. Saidaminov, M. I., et al. High-quality bulk hybrid perovskite single crystals within minutes by inverse temperature crystallization. Nature Communications. 6, 7586 (2015).
  13. Kovalenko, M. V., Protesescu, L., Bodnarchuk, M. I. Properties and potential optoelectronic applications of lead halide perovskite nanocrystals. Science. 358 (6364), 745-750 (2017).
  14. Akkerman, Q. A., Rainò, G., Kovalenko, M. V., Manna, L. Genesis, challenges and opportunities for colloidal lead halide perovskite nanocrystals. Nature Materials. 17, 394-405 (2018).
  15. Gangishetty, M. K., Hou, S., Quan, Q., Congreve, D. N. Reducing Architecture Limitations for Efficient Blue Perovskite Light-Emitting Diodes. Advanced Materials. 30 (20), 1706226 (2018).
  16. Congreve, D. N., et al. Tunable Light-Emitting Diodes Utilizing Quantum-Confined Layered Perovskite Emitters. ACS Photonics. 4 (3), 476-481 (2017).
  17. Kumar, S., et al. Ultrapure Green Light-Emitting Diodes Using Two-Dimensional Formamidinium Perovskites: Achieving Recommendation 2020 Color Coordinates. Nano Letters. 17 (9), 5277-5284 (2017).
  18. Kumar, S., et al. Efficient blue electroluminescence using quantum-confined two-dimensional perovskites. ACS Nano. 10 (10), 9720-9729 (2016).
  19. Pan, J., et al. Bidentate Ligand-Passivated CsPbI3 Perovskite Nanocrystals for Stable Near-Unity Photoluminescence Quantum Yield and Efficient Red Light-Emitting Diodes. Journal of the American Chemical Society. 140 (2), 562-565 (2018).
  20. Kim, Y. H., et al. Multicolored organic/inorganic hybrid perovskite light-emitting diodes. Advanced Materials. 27 (7), 1248-1254 (2015).
  21. Pan, J., et al. Highly Efficient Perovskite-Quantum-Dot Light-Emitting Diodes by Surface Engineering. Advanced Materials. 28 (39), 8718-8725 (2016).
  22. Tsai, H., et al. Stable Light-Emitting Diodes Using Phase-Pure Ruddlesden–Popper Layered Perovskites. Advanced Materials. 30 (6), 1704217 (2018).
  23. Sutherland, B. R., Hoogland, S., Adachi, M. M., Wong, C. T., Sargent, E. H. Conformal organohalide perovskites enable lasing on spherical resonators. ACS Nano. 8 (10), 10947-10952 (2014).
  24. Deschler, F., et al. High photoluminescence efficiency and optically pumped lasing in solution-processed mixed halide perovskite semiconductors. The Journal of Physical Chemistry Letters. 5 (8), 1421-1426 (2014).
  25. Zhu, H., et al. Lead halide perovskite nanowire lasers with low lasing thresholds and high quality factors. Nature Materials. 14 (6), 636-642 (2015).
  26. Fang, Y., Huang, J. Resolving weak light of sub-picowatt per square centimeter by hybrid perovskite photodetectors enabled by noise reduction. Advanced Materials. 27 (17), 2804-2810 (2015).
  27. Shen, L., et al. A Self-Powered, Sub-nanosecond-Response Solution-Processed Hybrid Perovskite Photodetector for Time-Resolved Photoluminescence-Lifetime Detection. Advanced Materials. 28 (48), 10794-10800 (2016).
  28. Dou, L., et al. Solution-processed hybrid perovskite photodetectors with high detectivity. Nature Communications. 5, 5404 (2014).
  29. Protesescu, L., et al. Nanocrystals of Cesium Lead Halide Perovskites (CsPbX(3), X = Cl, Br, and I): Novel Optoelectronic Materials Showing Bright Emission with Wide Color Gamut. Nano Letters. 15 (6), 3692-3696 (2015).
  30. Schmidt, L. C., et al. Nontemplate synthesis of CH3NH3PbBr3 perovskite nanoparticles. Journal of the American Chemical Society. 136 (3), 850-853 (2014).
  31. Imran, M., et al. Shape-Pure, Nearly Monodispersed CsPbBr3 Nanocubes Prepared Using Secondary Aliphatic Amines. Nano Letters. 18 (12), 7822-7831 (2018).
  32. Dong, Y., et al. Precise Control of Quantum Confinement in Cesium Lead Halide Perovskite Quantum Dots via Thermodynamic Equilibrium. Nano Letters. 18 (6), 3716-3722 (2018).
  33. Sun, S., Yuan, D., Xu, Y., Wang, A., Deng, Z. Ligand-mediated synthesis of shape-controlled cesium lead halide perovskite nanocrystals via reprecipitation process at room temperature. ACS Nano. 10 (3), 3648-3657 (2016).
  34. Zhang, D., Eaton, S. W., Yu, Y., Dou, L., Yang, P. Solution-phase synthesis of cesium lead halide perovskite nanowires. Journal of the American Chemical Society. 137 (29), 9230-9233 (2015).
  35. Weidman, M. C., Goodman, A. J., Tisdale, W. A. Colloidal halide perovskite nanoplatelets: An exciting new class of semiconductor nanomaterials. Chemistry of Materials. 29 (12), 5019-5030 (2017).
  36. Sichert, J. A., et al. Quantum Size Effect in Organometal Halide Perovskite Nanoplatelets. Nano Letters. 15 (10), 6521-6527 (2015).
  37. Bohn, B. J., et al. Boosting Tunable Blue Luminescence of Halide Perovskite Nanoplatelets through Postsynthetic Surface Trap Repair. Nano Letters. 18 (8), 5231-5238 (2018).
  38. Weidman, M. C., Seitz, M., Stranks, S. D., Tisdale, W. A. Highly Tunable Colloidal Perovskite Nanoplatelets Through Variable Cation, Metal, and Halide Composition. ACS Nano. 10 (8), 7830-7839 (2016).
  39. Bekenstein, Y., Koscher, B. A., Eaton, S. W., Yang, P., Alivisatos, A. P. Highly Luminescent Colloidal Nanoplates of Perovskite Cesium Lead Halide and Their Oriented Assemblies. Journal of the American Chemical Society. 137 (51), 16008-16011 (2015).
  40. Shamsi, J., et al. Colloidal synthesis of quantum confined single crystal CsPbBr3 nanosheets with lateral size control up to the micrometer range. Journal of the American Chemical Society. 138 (23), 7240-7243 (2016).
  41. Vybornyi, O., Yakunin, S., Kovalenko, M. V. Polar-solvent-free colloidal synthesis of highly luminescent alkylammonium lead halide perovskite nanocrystals. Nanoscale. 8 (12), 6278-6283 (2016).
  42. Huang, H., et al. Colloidal lead halide perovskite nanocrystals: synthesis, optical properties and applications. NPG Asia Materials. 8 (11), e328 (2016).
  43. Tyagi, P., Arveson, S. M., Tisdale, W. A. Colloidal Organohalide Perovskite Nanoplatelets Exhibiting Quantum Confinement. J Phys Chem Lett. 6 (10), 1911-1916 (2015).
  44. Saidaminov, M. I., Mohammed, O. F., Bakr, O. M. Low-Dimensional-Networked Metal Halide Perovskites: The Next Big Thing. ACS Energy Letters. 2 (4), 889-896 (2017).
  45. Zheng, K., et al. Exciton binding energy and the nature of emissive states in organometal halide perovskites. The Journal of Physical Chemistry Letters. 6 (15), 2969-2975 (2015).
  46. Jurow, M. J., et al. Manipulating the Transition Dipole Moment of CsPbBr3 Perovskite Nanocrystals for Superior Optical Properties. Nano Letters. , (2019).
  47. Gao, Y., Weidman, M. C., Tisdale, W. A. CdSe Nanoplatelet Films with Controlled Orientation of their Transition Dipole Moment. Nano Letters. 17 (6), 3837-3843 (2017).
  48. Schuller, J. A., et al. Orientation of luminescent excitons in layered nanomaterials. Nature Nanotechnology. 8 (4), 271-276 (2013).
  49. Ha, S. K., Mauck, C. M., Tisdale, W. A. Towards Stable Deep-Blue Luminescent Colloidal Lead Halide Perovskite Nanoplatelets: Systematic Photostability Investigation. Chemistry of Materials. 31 (7), 2486-2496 (2019).
  50. Paritmongkol, W., Dahod, N., Mao, N., Zheng, S. L., Tisdale, W. Synthetic Variation and Structural Trends in Layered Two-Dimensional Alkylammonium Lead Halide Perovskites. ChemRxiv. , (2019).
  51. Stoumpos, C. C., et al. Ruddlesden–Popper hybrid lead iodide perovskite 2D homologous semiconductors. Chemistry of Materials. 28 (8), 2852-2867 (2016).
  52. Akkerman, Q. A., et al. Solution Synthesis Approach to Colloidal Cesium Lead Halide Perovskite Nanoplatelets with Monolayer-Level Thickness Control. Journal of the American Chemical Society. 138 (3), 1010-1016 (2016).
  53. Kojima, A., Teshima, K., Shirai, Y., Miyasaka, T. Organometal Halide Perovskites as Visible-Light Sensitizers for Photovoltaic Cells. Journal of the American Chemical Society. 131 (17), 6050-6051 (2009).
  54. Bischak, C. G., et al. Origin of reversible photoinduced phase separation in hybrid perovskites. Nano Letters. 17 (2), 1028-1033 (2017).
  55. Mauck, C. M., Tisdale, W. A. Excitons in 2D Organic–Inorganic Halide Perovskites. Trends in Chemistry. , (2019).
  56. Gong, X., et al. Electron-phonon interaction in efficient perovskite blue emitters. Nat. Mater. 17 (6), 550-556 (2018).

Tags

Kjemi kolloid bly halogen perovskite nanoplatelet nanosheet nanocrystal Ruddlesden-popper 2D kvante fødsel reprecipitation
Facile syntese av kolloidalt bly halogen Perovskite Nanoplatelets via ligand-assistert Reprecipitation
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Ha, S. K., Tisdale, W. A. Facile… More

Ha, S. K., Tisdale, W. A. Facile Synthesis of Colloidal Lead Halide Perovskite Nanoplatelets via Ligand-Assisted Reprecipitation. J. Vis. Exp. (152), e60114, doi:10.3791/60114 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter