Summary
Dit werk toont een faciele kamertemperatuur synthese van colloïdaal kwantum-beperkte lood halide perovskietmodule nano gaten door ligand-geassisteerde reprecipitatie methode. Gesynthetiseerde nano gaatjes vertonen spectraal smalle optische kenmerken en continue spectrale afstemmingen in het zichtbare bereik door de samenstelling en diktes te variëren.
Abstract
In dit werk demonstreren we een faciele methode voor colloïdale lood halide perovskietmodule nanoplatelet synthese (chemische formule: l2[ABX3]n-1BX4, l: butylammonium en octylammonium, a: methylammonium of formamidinium, B: lood, X: bromide en jodide, n: aantal [BX6]4- octaëdrisch lagen in de richting van de dikte van de nanoplatelet) via ligand-geassisteerde reprecipitatie. Individuele perovskietmodule precursor oplossingen worden bereid door het oplossen van elke nanodeeltjes bestanddeel zout in N, N-dimethylformamide (DMF), dat is een polaire organisch oplosmiddel, en vervolgens mengen in specifieke verhoudingen voor gerichte nanoplatelet dikte en samenstelling. Zodra de gemengde precursor oplossing in niet-polaire tolueen wordt gedropt, induceert de abrupte verandering in de oplosbaarheid de ogenblikkelijke kristallisatie van nanodeeltjes met oppervlaktegebonden alkylammoniumhalide liganden die colloïdale stabiliteit bieden. Photoluminescentie en absorptiespectra onthullen emissieve en sterk kwantumbeperkte functies. Röntgendiffractie en transmissie elektronenmicroscopie bevestigen de tweedimensionale structuur van de nano gaten. Bovendien tonen we aan dat de band kloof van perovskietmodule nano gaten continu kan worden afgesteld in het zichtbare bereik door de stoichiometrie van de halide Ion (s) te variëren. Tot slot tonen we de flexibiliteit van de ligand-geassisteerde reprecipitatie methode door meerdere soorten als oppervlaktecapping liganden in te voeren. Deze methodologie vertegenwoordigt een eenvoudige procedure voor het voorbereiden van dispersies van emissieve 2D colloïdaal halfgeleiders.
Introduction
In het afgelopen decennium, fabricage van lood halide onderzocht zonnecellen1,2,3,4,5,6 heeft effectief benadrukt de uitstekende eigenschappen van deze halfgeleidermateriaal, met inbegrip van lange drager diffusielengtes7,8,9,10, compositorische tunability4,5,11 en voordelige synthese12. Met name de unieke aard van de afwijking tolerantie13,14 maakt lood halide onderzocht fundamenteel verschillend van andere halfgeleiders en dus zeer veelbelovend voor de volgende generatie opto-elektronische toepassingen.
Naast zonnecellen is aangetoond dat lood halide onderzocht uitstekende opto-elektronische apparaten zoals lichtgevende diodes6,15,16,17,18, 19,20,21,22, lasers23,24,25en foto detectors26,27, 28. Vooral, wanneer bereid in de vorm van colloïdale nano18,29,30,31,32,33,34, 35,36,37,38,39,40,41,42,43, lood halide onderzocht vertonen een sterke kwantum-en diëlektrische opsluiting, grote exciton bindingsenergie44,45en heldere luminescentie17,19 samen met faciele oplossing verwerkbaarheid. Verschillende gerapporteerde geometrieën, waaronder Quantum dots29,30,31,32, nano33,34 en nano veter18, 35,36,37,38,39,40,41,43 tonen de instelbaarheid van de vorm van lood halide perovskietmodule nanocrystals.
Onder deze nanocrystals, colloïdaal tweedimensionale (2D) lood halide perovskites, of "perovskite nano gaten", zijn vooral veelbelovend voor lichtuitstralende toepassingen als gevolg van sterke opsluiting van lading dragers, grote exciton bindende energie bereiken tot honderden MeV44, en spectrum smalle emissie van dikte-zuivere ensembles van nano latelets39. Bovendien, anisotrope emissie gerapporteerd voor 2D perovskietmodule nano46 en andere 2D halfgeleiders47,48 benadrukt het potentieel van het maximaliseren van de uitkoppelings efficiëntie van perovskietmodule nanoplatelet-gebaseerde lichtuitstralende apparaten.
Hier demonstreren we een protocol voor de eenvoudige, universele, kamertemperatuur synthese van colloïdaal lood halide perovskietmodule nano latelets via een ligand-geassisteerde reprecipitatie techniek36,38,49. Perovskite nano gaten met jodide en/of bromide halide anionen, methylammonium of formamidinium organische kationen en variabele organische oppervlakte liganden worden gedemonstreerd. Procedures voor het beheersen van de absorptie-en emissie-energie en de dikte zuiverheid van de colloïdale dispersie worden besproken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Opmerking: eenvoudigere notaties van 'n = 1 BX ' en 'n = 2 ABX ' zullen hier worden gebruikt in plaats van de complexe chemische formule van l2BX4 en l2[ABX3] BX4, respectievelijk. Voor betere stabiliteit en optische eigenschappen van resulterende perovskietmodule nano gaten, wordt aanbevolen om de hele procedure onder inerte condities te voltooien49 (d.w.z. een stikstof Glovebox).
1. bereiding van de perovskietmodule-precursor oplossing van nanoplatelet
- Bereid ~ 1 ml van 0,2 M oplossingen van methylammoniumbromide (mabr), formamidinium bromide (FABR), lood bromide (pbbr2), butylammoniumbromide (babr), octylammoniumbromide (oabr), methylammonium jodide (Mai), formamidinium jodide (fai) jodide (pbi2), butylammonium jodide (Bai) en octylammonium jodide (OAI) in n, n-dimethylformamide (DMF), hetzij door elk zout in DMF op te lossen, hetzij door in de handel verkrijgbare oplossingen te verdunen.
- PbBr2 is niet gemakkelijk oplosbaar in DMF bij kamertemperatuur, houd de oplossing gedurende 10 min of langer bij 80 °c voor volledige ontbinding. Eenmaal opgelost, koel de oplossing terug naar kamertemperatuur voor gebruik.
Opmerking: concentratie van individuele precursor oplossingen kan worden verhoogd om meer Nano gaten te synthetiseren, maar de maximale concentratie wordt meestal beperkt door de oplosbaarheid van PbBr2 en pbi2 in DMF.
- PbBr2 is niet gemakkelijk oplosbaar in DMF bij kamertemperatuur, houd de oplossing gedurende 10 min of langer bij 80 °c voor volledige ontbinding. Eenmaal opgelost, koel de oplossing terug naar kamertemperatuur voor gebruik.
- Meng die individuele precursor oplossingen in specifieke volumetrische verhoudingen voor elke doel dikte en samenstelling.
- Voor het synthetiseren van alleen bromide of jodide-alleen nano gaten, Zie tabel 1, die een samenvatting van de volumetrische verhoudingen voor n = 1 en n = 2 bromide en jodide nano gaten.
- Voor het synthetiseren van nano gaten met gemengde halide composities, combineren bromide-only en jodide-only perovskietmodule nanoplatelet precursor oplossingen van dezelfde dikte bij de gewenste volumetrische verhouding voor de doel samenstelling. Om bijvoorbeeld 30%-bromide-70%-iodide n = 2 perovskietmodule nano gaten te maken, meng je de precursor oplossingen van n = 2 mapbbr en n = 2 mapbi bij een 3:7 volumetrische verhouding.
Opmerking: het wijzigen van de organische kation heeft geen significante invloed op de optische overgang energieën13. Absorptie en luminescentie worden primair afgesteld door het veranderen van de halide samenstelling of de dikte van de nanoplatelet.
2. synthese van perovskietmodule nano latelets via ligand-geassisteerde reprecipitatie methode
- Injecteer 10 μL gemengde precursor oplossing in 10 mL tolueen onder intensief roeren. Nano gaatjes kristalliseren ogenblikkelijk als gevolg van de abrupte verandering in de oplosbaarheid.
Opmerking: de hoeveelheid gemengde precursor oplossing die in tolueen wordt geïnjecteerd, kan worden verhoogd tot ~ 100 μL. totale hoeveelheid geïnjecteerde precursor oplossing en injectiesnelheid lijken de morfologie van perovskietmodule nanoplatelet (figuur S1) niet significant te beïnvloeden. De injectie van te veel DMF verhoogt echter de polariteit van de oplossing en vermindert de kristallisatie. - Laat de oplossing 10 minuten roeren totdat er geen verdere kleurverandering is waargenomen uit de oplossing om een volledige kristallisatie van perovskietmodule nano gaten te garanderen.
Opmerking: vers gesynthetiseerde perovskietmodule nanodeeltjes uit vers bereide precursor oplossingen vertonen meestal de beste photoluminescentie kwantum opbrengst en foto stabiliteit49. En na verloop van tijd zullen nano gaatjes langzaam samenvoegen (figuur S2), verslechtering van de colloïdale stabiliteit. Dus, het is aanbevolen om te gebruiken nanoplatelet oplossingen zo snel mogelijk eenmaal gesynthetiseerd.
3. karakterisatie monstervoorbereiding en zuivering van colloïdale perovskietmodule nanoplatelet oplossing.
-
Transmissie elektronenmicroscopie (TEM) monstervoorbereiding.
- Centrifugeer de oplossing gedurende 10 minuten bij 2050 x g .
- Gooi het supernatant weg.
- Redispergeren de nano gaten in 1 mL tolueen.
- Druppel 1 druppeltje op een TEM-raster.
- Droog het monster onder vacuüm.
-
X-Ray diffractie (XRD) monstervoorbereiding
- Centrifugeer de oplossing gedurende 10 minuten bij 2050 x g .
- Gooi het supernatant weg.
- Redispergeren de nano gaten in 30 μL tolueen.
- Dropcast op een glazen glijbaan.
- Droog het monster onder vacuüm.
-
Algemene zuivering
- Centrifugeer de oplossing gedurende 10 minuten bij 2050 x g .
- Gooi het supernatant weg.
- Redispergeren de nano gaatjes in de gewenste hoeveelheid oplosmiddel, afhankelijk van het gebruik.
Opmerking: afhankelijk van het gebruik van nano gaatjes kan het volume van het redisperserende oplosmiddel vrij worden aangepast en kunnen andere niet-polaire organische oplosmiddelen zoals hexaan, Octane of chloorbenzeen worden gebruikt in plaats van tolueen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Schematische illustratie van perovskietmodule nano gaten en synthese procedure geeft een overzicht van het materiaal en de synthetische Details (Figuur 1). Foto's van colloïdaal perovskietmodule nanoplatelet oplossingen onder omgevingslicht en UV (Figuur 2), in combinatie met foto luminescentie en absorptiespectra (Figuur 3) bevestigen de emissieve en absorberende aard van nano latjes. TEM-afbeeldingen (Figuur 4) en XRD-patronen (Figuur 5) worden gebruikt om respectievelijk de laterale afmetingen en de stapel ruimte van nano gaten te schatten, terwijl ook de tweedimensionale structuur wordt bevestigd. Absorptiespectra van perovskietmodule nanoplatelet oplossingen met gemengde halogeniden tonen de afwikkelbaarheid van de band gap (Figuur 6). Ongevoeligheid van het fotoluminescentie spectrum tot de chemische identiteit van organische oppervlaktecapping liganden benadrukt de compositorische flexibiliteit van deze materialen (Figuur 7).
| Discussies | 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 |
Tabel 1. Richtlijnen voor de formulering van perovskietmodule nanoplatelet precursor oplossingen.
Getallen in de tabel geven de volumetrische equivalenten van elke precursor oplossing (kolommen) aan die moeten worden gecombineerd om de beoogde nano latelet (rijen) te bereiken, volgens de concentratie specificaties in de tekst van het protocol.
Figuur 1. Perovskite nanoplatelet structuur en synthese procedure.
a) illustratie van de perovskietcel-en de nanoplatelet-structuur. b) Schematische illustratie van de synthese van colloïdaal perovsket-nanoplatelet. Herdrukt (aangepast) met toestemming van Ref. 48. Copyright 2019 American Chemical Society. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 2. Colloïdale perovskietmodule nanoplatelet oplossingen verlicht door UV-licht.
Emissie van de nano gaatjes kan duidelijk worden gezien langs de Beam Path. Herdrukt (aangepast) met toestemming van Ref. 48. Copyright 2019 American Chemical Society. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 3. Fotoluminescentie en absorptiespectra van colloïdale perovskietmodule nanoplatelet oplossingen.
Bandgap van de nano gaten kan worden afgesteld met dikte en samenstelling. Long pass filter (cut-on golflengte: 400 nm) werd gebruikt voor het uitfilteren van excitatie UV-licht vóór photoluminescentie spectrum collectie en het kon enigszins veranderd n = 1 lood bromide nano-latelet emissiespectrum.
Figuur 4. Transmissie elektronenmicroscopie (TEM)-beelden van perovskietmodule-nano latjes.
Afbeeldingen vertonen willekeurig overlappende nano latjes. Zie ook figuur S7. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 5. X-Ray diffractie (XRD) patronen en d-spacings van perovskietmodule nano gaten.
XRD patronen worden gedomineerd door nanoplatelet stapelen pieken die bevestigen de tweedimensionale aard van de nano gaten en hun face-to-face zelf-assemblage in dropcasted films. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 6. Absorptiespectra van colloïdaal perovskietmodule nanoplatelet oplossingen met gemengde halogeniden.
Continue verschuiving van de eerste excitonic absorptie functies toont de tunability met halide samenstelling. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 7. Fotoluminescentie spectra van n = 1 pbbr en n = 2 mapbbr nano gaten gesynthetiseerd met verschillende ligand soorten.
De reprecipitatie methode kan gemakkelijk worden uitgebreid naar andere ligand chemici. Zie ook tabel S2 voor formulerings richtlijnen. Long pass filter (cut-on golflengte: 400 nm) werd gebruikt voor het uitfilteren van excitatie UV-licht vóór photoluminescentie spectrum collectie en het kon enigszins veranderd n = 1 lood bromide nano-latelet emissiespectrum. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Aanvullend bestand. Ondersteunende informatie. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Het product van deze synthese is colloïdaal lood halide nanoplatelets, afgedekt met een maximum van alkylammoniumhalide oppervlakte-liganden (Figuur 1a). Figuur 1b demonstreert de synthetische procedure van colloïdale perovskietmodule nano gaten via ligand-geassisteerde reprecipitatie. Samenvattend, constituerende precursor zouten werden opgelost in een polaire oplosmiddel DMF in specifieke verhoudingen voor de gewenste dikte en samenstelling, en vervolgens geïnjecteerd in tolueen, die niet-polaire. Vanwege de abrupte verandering in oplosbaarheid begonnen colloïdale perovskietmodule nanodeeltjes ogenblikkelijk te kristalliseren. Bij de voorbereiding van de gemengde precursor oplossing was de verhoudingen tussen de samenstellende precursoren primair bepalend voor de dikte van de resulterende nano gaten (figuur S3) en was de aanwezigheid van overtollige liganden in precursor oplossing van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat de de dikte van de homogeniteit van het product (figuur S4). In het algemeen kan elk polair oplosmiddel worden gebruikt om perovskietmodule precursor zouten op te lossen, terwijl een niet-polaire oplosmiddel kan worden gebruikt om colloïdale nanodeeltjes te dispergeren. Echter, de miscibiliteit van die nonpolaire en polaire oplosmiddelen is cruciaal voor homogene synthese van colloïdaal perovskietmodule nanodeeltjes, en dus kozen we DMF en tolueen. Ook is het belangrijk om niet-polaire oplosmiddel in grote overmaat aan het toegevoegde polaire oplosmiddel voor de kristallisatie van perovskietmodule nano gaatjes optreden. Het toevoegen van teveel polaire oplosmiddel verhoogt de polariteit van het resulterende oplosmiddelmengsel (d.w.z. DMF + tolueen), dat de nano gaatjes kan oplossen. Chloride-en cesium-integratie van nanodeeltjes kunnen ook worden gesynthetiseerd door deze benadering (figuur S5), hoewel de chloride-bevattende nanodeeltjes niet-emissief zijn en de op cesium gebaseerde nano gaatjes last hebben van inferieure stabiliteit en dikte homogeniteit ten opzichte van de op methylammonium gebaseerde nano gaatjes wanneer deze worden gesynthetiseerd via deze methode38. Ten slotte merken we op dat alleen de n = 1 en n = 2 leden zijn gesynthetiseerd met een goede dikte homogeniteit door deze methode; pogingen om dikkere (n ≥ 3) nano gaatjes te maken, leveren meestal gemengde-dikte dispersies op (figuur S6).
Figuur 2 toont de beelden van as-gesynthetiseerde colloïdaal perovskietmodule nanoplatelet oplossingen verlicht door UV-licht, waarbij de emissie van de nano gaten duidelijk kan worden gezien langs de Beam Path. Figuur 3 toont de genormaliseerde photoluminescentie (PL) en absorptiespectra van colloïdale perovskietmodule nanoplatelet oplossingen, die consistent zijn met eerdere rapporten37,38,50,51 , waaruit de afwikkelbaarheid van perovskietmodule nano gaten met dikte en samenstellende soorten blijkt. Voor alle nano gaten, sterke excitonic functies in de absorptiespectra en significante Blue-Shift van de spectra in vergelijking met bulk onderzocht35 werden waargenomen als gevolg van sterke kwantum-en diëlektrische-confinement. Het veranderen van de organische catie van methylammonium naar formamidinium had geen significant effect op de band gap – hetzij voor bromide of jodide nano gaten – in overeenstemming met het begrip van de Valence elektronische structuur in lood halide onderzocht13 . Tabel S1 geeft een overzicht van de photoluminescentie kwantum opbrengsten (PLQYs) van die colloïdale perovskietmodule nanoplatelet oplossingen.
De tweedimensionale structuur van de perovskietmodule nano gaten werd bevestigd door TEM en XRD. In Figuur 4vertonen tem-afbeeldingen gedeeltelijk overlappende tweedimensionale perovskietmodule-nano gaatjes, met individuele laterale afmetingen variërend van een paar honderd nanometers tot een micrometer. Het beeldcontrast en de willekeurige configuratie van nano gaten op het TEM-raster suggereren dat ze in oplossing worden gedispergeerd als afzonderlijke vellen – in plaats van gestapelde lamellen kristallen. Kleine, donkere bolvormige stippen verschenen op de bestraling van elektronenstraal zoals waargenomen in Figuur 4, en ze worden verondersteld metallisch PB te zijn zoals eerder gerapporteerd36,52. Door de grote zijdelingse afmetingen van perovskietmodule nano gaten leggen ze bij voorkeur plat op elkaar wanneer ze in een film worden gegoten, en periodieke stapel pieken domineerden het XRD-patroon zoals weergegeven in figuur 5. Gezien het feit dat de rooster constante voor de kubieke perovskietmodule eenheid cel is ~ 0,6 nm53, kan worden afgeleid dat de organische ligand laag is 1 nm dik in gestapelde nanoplatelet films, ongeacht de nanoplatelet soort38.
De absorptie-en emissie resonantie kan continu worden afgesteld door de halide-samenstelling te variëren. Figuur 6 toont de genormaliseerde absorptiespectra van colloïdaal n = 1 PbX en n = 2 mapbx nanoplatelet oplossingen met wisselende verhoudingen van bromide en jodide. Duidelijke excitonic absorptie pieken duiden op een sterke opsluiting van dragers in nano gaten, en continue verschuiving van die pieken met halide samenstelling demonstreert band kloof afstemmingen door halide samenstelling variatie (figuur S8). Fotoluminescentie spectra van gemengde-halide nanoplatelets vertonen echter brede of meervoudige kenmerken (figuur S9), wat mogelijk te wijten is aan fotogeïnduceerde halide segregatie. 54
De ligand-geassisteerde reprecipitatie methode is met name vatbaar voor het veranderen van de identiteit van de ligand van de lange-keten capping, zoals weergegeven in Figuur 7. Dit opent de mogelijkheid van het afstemmen van de aard van de oppervlaktegebonden organische soorten voor de geoptimaliseerde prestaties van een specifiek apparaat of toepassing55. We merken echter op dat de verhoudingen tussen individuele precursoren een geringe aanpassing kunnen vergen bij het gebruik van nieuwe ligand soorten voor de beste dikte homogeniteit van het resulterende systeem (figuur S10 en tabel S2).
Kortom, we hebben een eenvoudige, veelzijdige methode gedemonstreerd voor de synthese van colloïdale lood halide perovskietmodule nano gaten van verschillende samenstelling (figuur S11). De ligand-Assisted reprecipitatie benadering is mogelijk vatbaar voor synthese met hoge doorvoer en verdere gegevensgestuurde analyse. Dikte-, compositie-en ligand-tunability kan worden bereikt zonder belangrijke wijzigingen in de synthetische protocollen. Vooruit, het zou wenselijk zijn om de photoluminescentie-efficiëntie verder te verhogen naar niveaus die evenredig zijn met andere perovskietmodule nano29,32,56.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs verklaren geen concurrerende financiële belangen.
Acknowledgments
Dit werk werd gesteund door het Amerikaanse ministerie van energie, het kantoor van de wetenschap, Basic Energy Sciences (BES) onder het nummer DE-SC0019345. Seung Kyun ha werd deels gesteund door de Kwanjeong Education Foundation overzeese doctoraatsprogramma beurs. Dit werk maakte gebruik van de MRSEC gedeelde experimentele faciliteiten aan het MIT, ondersteund door de National Science Foundation onder Award nummer DMR-08-19762. We danken Eric Powers voor hulp bij het testen en bewerken.
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% |
References
- 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).
- Zhou, H., et al. Interface engineering of highly efficient perovskite solar cells. Science. 345 (6196), 542-546 (2014).
- Yang, W. S., et al. Iodide management in formamidinium-lead-halide–based perovskite layers for efficient solar cells. Science. 356 (6345), 1376-1379 (2017).
- 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).
- Jeon, N. J., et al. Compositional engineering of perovskite materials for high-performance solar cells. Nature. 517 (7535), 476-480 (2015).
- Stranks, S. D., Snaith, H. J. Metal-halide perovskites for photovoltaic and light-emitting devices. Nature Nanotechnology. 10 (5), 391-402 (2015).
- 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).
- Dong, Q., et al. Electron-hole diffusion lengths> 175 μm in solution grown CH3NH3PbI3 single crystals. Science. 347 (6225), 967-970 (2015).
- Stranks, S. D., et al. Electron-Hole Diffusion Lengths Exceeding 1 Micrometer in an Organometal Trihalide Perovskite Absorber. Science. 342 (6156), 341-344 (2013).
- Shi, D., et al. Low trap-state density and long carrier diffusion in organolead trihalide perovskite single crystals. Science. 347 (6221), 519-522 (2015).
- McMeekin, D. P., et al. A mixed-cation lead mixed-halide perovskite absorber for tandem solar cells. Science. 351 (6269), 151-155 (2016).
- Saidaminov, M. I., et al. High-quality bulk hybrid perovskite single crystals within minutes by inverse temperature crystallization. Nature Communications. 6, 7586 (2015).
- Kovalenko, M. V., Protesescu, L., Bodnarchuk, M. I. Properties and potential optoelectronic applications of lead halide perovskite nanocrystals. Science. 358 (6364), 745-750 (2017).
- 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).
- 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).
- Congreve, D. N., et al. Tunable Light-Emitting Diodes Utilizing Quantum-Confined Layered Perovskite Emitters. ACS Photonics. 4 (3), 476-481 (2017).
- 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).
- Kumar, S., et al. Efficient blue electroluminescence using quantum-confined two-dimensional perovskites. ACS Nano. 10 (10), 9720-9729 (2016).
- 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).
- Kim, Y. H., et al. Multicolored organic/inorganic hybrid perovskite light-emitting diodes. Advanced Materials. 27 (7), 1248-1254 (2015).
- Pan, J., et al. Highly Efficient Perovskite-Quantum-Dot Light-Emitting Diodes by Surface Engineering. Advanced Materials. 28 (39), 8718-8725 (2016).
- Tsai, H., et al. Stable Light-Emitting Diodes Using Phase-Pure Ruddlesden–Popper Layered Perovskites. Advanced Materials. 30 (6), 1704217 (2018).
- 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).
- 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).
- Zhu, H., et al. Lead halide perovskite nanowire lasers with low lasing thresholds and high quality factors. Nature Materials. 14 (6), 636-642 (2015).
- 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).
- 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).
- Dou, L., et al. Solution-processed hybrid perovskite photodetectors with high detectivity. Nature Communications. 5, 5404 (2014).
- 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).
- Schmidt, L. C., et al. Nontemplate synthesis of CH3NH3PbBr3 perovskite nanoparticles. Journal of the American Chemical Society. 136 (3), 850-853 (2014).
- Imran, M., et al. Shape-Pure, Nearly Monodispersed CsPbBr3 Nanocubes Prepared Using Secondary Aliphatic Amines. Nano Letters. 18 (12), 7822-7831 (2018).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Sichert, J. A., et al. Quantum Size Effect in Organometal Halide Perovskite Nanoplatelets. Nano Letters. 15 (10), 6521-6527 (2015).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Huang, H., et al. Colloidal lead halide perovskite nanocrystals: synthesis, optical properties and applications. NPG Asia Materials. 8 (11), e328 (2016).
- Tyagi, P., Arveson, S. M., Tisdale, W. A. Colloidal Organohalide Perovskite Nanoplatelets Exhibiting Quantum Confinement. J Phys Chem Lett. 6 (10), 1911-1916 (2015).
- 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).
- 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).
- Jurow, M. J., et al. Manipulating the Transition Dipole Moment of CsPbBr3 Perovskite Nanocrystals for Superior Optical Properties. Nano Letters. , (2019).
- 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).
- Schuller, J. A., et al. Orientation of luminescent excitons in layered nanomaterials. Nature Nanotechnology. 8 (4), 271-276 (2013).
- 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).
- 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).
- Stoumpos, C. C., et al. Ruddlesden–Popper hybrid lead iodide perovskite 2D homologous semiconductors. Chemistry of Materials. 28 (8), 2852-2867 (2016).
- 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).
- 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).
- Bischak, C. G., et al. Origin of reversible photoinduced phase separation in hybrid perovskites. Nano Letters. 17 (2), 1028-1033 (2017).
- Mauck, C. M., Tisdale, W. A. Excitons in 2D Organic–Inorganic Halide Perovskites. Trends in Chemistry. , (2019).
- Gong, X., et al. Electron-phonon interaction in efficient perovskite blue emitters. Nat. Mater. 17 (6), 550-556 (2018).
