Summary
Bu çalışma, ligand destekli reyağış yöntemi ile kolloidal kuantum sınırlı kurşun halide perovskite nanoplatelets kolay oda sıcaklığı sentezini göstermektedir. Sentezlenmiş nanoplatelets bileşim ve kalınlıkları değiştirerek görünür aralık boyunca spectrally dar optik özellikleri ve sürekli spektral ayar gösterir.
Abstract
Bu çalışmada kolloidal kurşun halide perovskit nanoplatelet sentezi (Kimyasal formül: L2[ABX3]n-1BX4, L: butylamonyum ve okylammonyum, A: methylammonium veya formamidinium, B: kurşun, X: bromür ve iyodür, n: [BX6]4- nanoplatelet kalınlığı yönünde sekizyüzlü tabakaların sayısı) ligand destekli reyağış ile. Bireysel perovskit öncül çözeltileri, polar organik bir çözücü olan N,N-dimethylformamide (DMF) her nanoplatelet bileşen tuzu eritilerek ve hedeflenen nanoplatelet kalınlığı ve bileşimi için belirli oranlarda karıştırılarak hazırlanır. Karışık öncül çözeltipolar olmayan tolüen düştükten sonra, çözünürlükteki ani değişim, nanoplatelets'in yüzeye bağlı alkylammonium halide ligandlarla anında kristalleşmesine neden olur ve kolloidal stabilite sağlar. Fotolüminesans ve emme spektrumları emissive ve güçlü kuantum sınırlı özellikleri ortaya koymaktadır. X-ışını kırınımı ve iletim elektron mikroskobu nanoplatelets iki boyutlu yapısını doğrular. Ayrıca, perovskit nanoplateletlerin bant boşluğunun, halide iyon(lar)ın stokiyometrisini değiştirerek görünür aralıkta sürekli olarak ayarlanabileceğini göstermiş oluruz. Son olarak, birden fazla türü yüzey kaplayan ligandlar olarak tanıtarak ligand destekli reyağış yönteminin esnekliğini gösteriyoruz. Bu metodoloji, 2D kolloidal yarı iletkenlerin dağılımlarını hazırlamak için basit bir prosedürü temsil eder.
Introduction
Son on yılda, kurşun halide perovskitsgüneş pilleri1,2,3,4,5,6 imalatı etkili bu mükemmel özellikleri vurgulamıştır uzun taşıyıcı difüzyon uzunlukları7,8,9,10, bileşimsel tunability4,5,11 dahil olmak üzere yarı iletken malzeme ve düşük maliyetli sentez12. Özellikle, kusur toleransı13,14 benzersiz doğası kurşun halide perovskitler temelde diğer yarı iletkenler farklı ve böylece son derece yeni nesil optoelektronik uygulamalar için umut verici hale getirir.
Güneş pilleri ek olarak, kurşun halide perovskitler ışık yayan diyotlar 6,15,16,17,18 gibi mükemmel optoelektronik cihazlar yapmak için gösterilmiştir 19,20,21,22, lazerler23,24,25, ve fotodedektörler26,27, 28. yıl. Özellikle, kolloidal nanokristaller şeklinde hazırlandığında18,29,30,31,32,33,34, 35,36,37,38,39,40,41,42,43, kurşun halide perovskitler güçlü kuantum ve dielektrik hapsi, büyük eksitiron bağlama enerjisi44,45, ve parlak parlaklık17,19 kolay çözeltisi ile birlikte sergileyebilir işlenebilirlik. Kuantum noktalar29,30,31,32,nanorods33,34 ve nanoplatelets18dahil olmak üzere çeşitli rapor geometriler, 35,36,37,38,39,40,41,43 daha fazla şekil alabilme göstermek kurşun halide perovskite nanokristaller.
Bu nanokristaller arasında, kolloidal iki boyutlu (2D) kurşun halide perovskitler veya "perovskite nanoplatelets", özellikle şarj taşıyıcılarının güçlü bir şekilde hapsedilmesi, büyük eksitiron bağlama enerjisinin ulaşması nedeniyle ışık yayan uygulamalar için umut vericidir. kadar yüzlerce meV44, ve nanoplatelets kalınlığı saf topluluklardan spectrally dar emisyon39. Ayrıca, 2D perovskit nanokristaller46 ve diğer 2D yarı iletkenler47,48 için bildirilen anizotropik emisyon, perovskit nanoplatelet tabanlı dışbirleştirme verimliliğini en üst düzeye çıkarma potansiyelini vurgular ışık yayan cihazlar.
Burada, bir ligand destekli reyağış tekniği36,38,49ile kolloidal kurşun halide perovskit nanoplatelets basit,evrensel,oda sıcaklığında sentezi için bir protokol göstermektedir. İyodür ve/veya bromür halid anyonları, metilamonyum veya formamidinyum organik katyonları ve değişken organik yüzey ligandlarını içeren perovskit nanoplateletler gösterilmiştir. Emilim ve emisyon enerjisini ve kolloidal dağılım kalınlığının kontrol altına alınmasına yönelik prosedürler tartışılmıştır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
NOT: L2BX4 ve L2[ABX3]BX4) karmaşık kimyasal formülü yerine buradan 'n = 1 BX' ve 'n = 2 ABX' basit gösterimleri kullanılacaktır. Daha iyi stabilite ve elde edilen perovskit nanoplatelets optik özellikleri için, tüm prosedürü inert koşullar altında tamamlamak için tavsiye edilir49 (yani, bir azot glovebox).
1. Perovskit nanoplatelet öncül çözeltisinin hazırlanması
- Hazırlamak ~ 1 mL 0.2 M m m m m m m m m m m m m mm mm mm mmetilamonyum bromür (FABr), formamidinyum bromür (FABr), kurşun bromür (PbBr2),butylammonium bromür (BABr), octylammonium bromür (OABr), methylammonium iyodür (MAI), formamidinyum iyodür (FAI), kurşun iyodür (PbI2), butylammonium iyodür (BAI) ve octylammonium iyodür (OAI) N,N-dimethylformmide (DMF) ya DMF'deki her tuzu eriterek ya da ticari olarak mevcut çözümleri seyrelterek.
- PbBr2 oda sıcaklığında DMF'de kolayca çözünmez, çözeltiyi tam çözünme için 10 dk veya daha uzun süre 80 °C'de saklayın. Çözüntükten sonra, çözeltiyi kullanmadan önce oda sıcaklığına kadar soğutun.
NOT: Bireysel öncül çözeltilerin konsantrasyonu daha fazla nanoplatelets sentezlemek için artırılabilir, ancak maksimum konsantrasyon genellikle DMF PbBr2 ve PbI2 çözünürlükleri ile sınırlıdır.
- PbBr2 oda sıcaklığında DMF'de kolayca çözünmez, çözeltiyi tam çözünme için 10 dk veya daha uzun süre 80 °C'de saklayın. Çözüntükten sonra, çözeltiyi kullanmadan önce oda sıcaklığına kadar soğutun.
- Bu bireysel öncül çözümleri her hedef kalınlığı ve bileşimi için belirli hacimsel oranlarda karıştırın.
- Sadece bromür veya yalnızca iyodür nanoplateletsentezlemek için n = 1 ve n = 2 bromür ve iyodür nanoplateletlerinin hacimsel oranlarını özetleyen Tablo 1'ebakınız.
- Nanoplateletleri karışık halide bileşimlerle sentezlemek için, hedef kompozisyon için istenilen hacimsel oranda aynı kalınlıktaki bromür ve iyodüre özel perovskit nanoplatelet öncül çözeltilerini birleştirin. Örneğin, 30%-bromür-70%-iyodür n = 2 perovskit nanoplatelets yapmak için, n = 2 MAPbBr ve n = 2 MAPbI öncül çözeltilerini 3:7 hacimsel oranda karıştırın.
NOT: Organik katyonun değiştirilmesi optik geçiş enerjilerini önemli ölçüde etkilemez13. Emme ve parlaklık öncelikle halide bileşimi veya nanoplatelet kalınlığı değiştirerek ayarlanır.
2. Ligand destekli reyağış yöntemi ile perovskit nanoplatelets sentezi
- 10 μL karışık öncül çözeltiyi 10 mL tolüen içine güçlü karıştırma altında enjekte edin. Nanoplatelets anında çözünürlük ani değişiklik nedeniyle kristalize olacaktır.
NOT: Tolüen enjekte edilen karışık öncül çözelti miktarı ~100 μL'ye kadar arttırılabilir. Toplam enjekte edilen öncül çözelti ve enjeksiyon hızı perovskit nanoplatelet morfolojisini önemli ölçüde etkilemez (Şekil S1). Ancak, çok fazla DMF enjeksiyonu çözeltinin polaritesini artırır ve kristalizasyon azaltır. - Perovskit nanoplateletlerin tam kristalizasyonunu sağlamak için çözeltiden başka renk değişikliği gözlenmeyene kadar çözeltiyi 10 dakika boyunca karıştırarak bekletin.
NOT: Taze hazırlanmış öncül çözeltilerden taze sentezlenmiş perovskit nanoplatelets genellikle en iyi fotolüminesans kuantum verimi ve fotostabilite49göstermektedir. Ve zamanla, nanoplatelets yavaş yavaş toplam(Şekil S2),bozulan kolloidal stabilite. Bu nedenle sentezledikten sonra nanoplatelet solüsyonlarının mümkün olan en kısa sürede kullanılması tavsiye edilir.
3. Kolloidal perovskit nanoplatelet çözeltisinin karakterizasyonu ve saflaştırılması.
-
İletim elektron mikroskobu (TEM) örnek hazırlığı.
- 10 dk için 2050 x g çözeltisi santrifüj.
- Supernatant atın.
- Nanoplatelets toluen 1 mL redispers.
- TEM şebekesine 1 damla damla.
- Numuneyi vakum altında kurutun.
-
X-ışını kırınımı (XRD) numune hazırlama
- 10 dk için 2050 x g çözeltisi santrifüj.
- Supernatant atın.
- Nanoplatelets'i 30 μL tolüen şeklinde yeniden dağıtın.
- Cam bir slayt üzerinde Dropcast.
- Numuneyi vakum altında kurutun.
-
Genel arınma
- 10 dk için 2050 x g çözeltisi santrifüj.
- Supernatant atın.
- Nanoplatelets'i kullanıma bağlı olarak istenilen miktarda çözücü olarak yeniden dağıtın.
NOT: Nanoplatelets kullanımına bağlı olarak, redispersing çözücü hacmi serbestçe ayarlanabilir ve toluen yerine heksan, oktan veya klorobenzen gibi diğer polar olmayan organik çözücüler kullanılabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Perovskit nanoplatelets ve sentez prosedürü şematik illüstrasyon malzeme ve sentetik ayrıntıları genel bir bakış verir(Şekil 1). Ortam ışığı ve UV altında kolloidal perovskit nanoplatelet solüsyon resimleri(Şekil 2),fotolüminesans ve soğurma spektrumları ile birlikte (Şekil 3) daha nanoplatelets emissive ve absorptive doğasını doğrular. TEM görüntüleri (Şekil 4) ve XRD desenleri(Şekil 5)nanoplatelets'in yanal boyutlarını ve istifleme aralıklarını tahmin etmek için kullanılırken, iki boyutlu yapıyı da doğrular. Perovskit nanoplatelet çözeltilerinin karışık halides ile emilimi spektrumları bandgap'ın olduğunu göstermektedir (Şekil 6). Fotolüminesans spektrumunun organik yüzey kaplayan ligandların kimyasal kimliğine duyarsızlığı bu malzemelerin bileşimsel esnekliğini vurgular(Şekil 7).
| MABr | FABr | PbBr2 | BABr | OABr | Mai | FAI | PbI2 | Başaran | Oaı | |
| 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 |
Tablo 1. Perovskit nanoplatelet öncül çözeltileri için formülasyon kılavuzları.
Tablodaki sayılar, protokol metnindeki konsantrasyon özelliklerine göre hedeflenen nanoplatelete (satırlar) ulaşmak için birleştirilmesi gereken her öncül çözeltinin (sütunların) hacimsel eşdeğerlerini gösterir.
Şekil 1. Perovskite nanoplatelet yapısı ve sentez prosedürü.
(a) Perovskit birim hücre ve nanoplatelet yapısının çizimi. (b) Kolloidal perovskit nanoplatelet sentezinin şematik illüstrasyonu. Ref. 48'in izniyle yeniden basılmıştır (uyarlanmıştır). Telif Hakkı 2019 Amerikan Kimya Derneği. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2. KOLLOIDal perovskit nanoplatelet çözeltileri UV ışığı ile aydınlatılır.
Nanoplatelets gelen emisyon açıkça ışın yolu boyunca görülebilir. Ref. 48'in izniyle yeniden basılmıştır (uyarlanmıştır). Telif Hakkı 2019 Amerikan Kimya Derneği. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3. Kolloidal perovskit nanoplatelet çözeltilerinin fotolüminesans ve absorpsiyon spektrumları.
Nanoplatelets Bandgap kalınlığı ve kompozisyon ile ayarlanabilir. Longpass filtresi (Cut-on dalga boyu: 400 nm) fotolüminesans spektrum toplama önce uyarma UV ışığı filtrelemek için kullanılan ve biraz n = 1 kurşun bromür nanoplatelet emisyon spektrumu değişmiş olabilir.
Şekil 4. Perovskit nanoplatelets iletim elektron mikroskobu (TEM) görüntüleri.
Görüntüler rastgele çakışan nanoplatelets gösterir. Ayrıca bkz. Şekil S7. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5. X-ışını kırınımı (XRD) desenleri ve perovskit nanoplatelets d-aralıkları.
XRD desenleri nanoplatelets iki boyutlu doğasını ve damla dökümlü filmlerde yüz yüze kendini montaj onaylamak nanoplatelet istifleme zirveleri hakimdir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 6. Karışık halides ile kolloidal perovskit nanoplatelet çözeltilerinin absorpsiyon spektrumları.
İlk eksitonik emilim özelliklerinin sürekli kayması, halide kompozisyonu ile bant olduğunu gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 7. N = 1 PbBr ve n = 2 MAPbBr nanoplateletin fotolüminesans spektrumları farklı ligand türleri ile sentezlenir.
Reredime yöntemi kolayca diğer ligand kimyaları genişletilebilir. Formülasyon yönergeleri için tablo S2'ye de bakın. Longpass filtresi (Cut-on dalga boyu: 400 nm) fotolüminesans spektrum toplama önce uyarma UV ışığı filtrelemek için kullanılan ve biraz n = 1 kurşun bromür nanoplatelet emisyon spektrumu değişmiş olabilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Ek dosya. Destekleyici bilgi. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Bu sentezin ürünü alkylammonium halide yüzey ligandları ile kapatılan kolloidal kurşun halide nanoplatelets 'tir (Şekil 1a). Şekil 1b, ligand destekli reyağış yoluyla kolloidal perovskit nanoplateletlerin sentetik prosedürünü göstermektedir. Özetlemek gerekirse, kurucu öncül tuzlar istenilen kalınlık ve bileşim için belirli oranlarda bir polar çözücü DMF içinde çözülmüş ve daha sonra toluen içine enjekte edildi, hangi nonpolar. Çözünürlükteki ani değişim nedeniyle kolloidal perovskit nanoplateletler anında kristalleşmeye başladı. Karışık öncül çözeltihazırlanırken, kurucu öncüller arasındaki oranlar öncelikle ortaya çıkan nanoplatelets(Şekil S3)kalınlığını belirlemiş ve öncül çözeltide fazla ligandların varlığı ürünün kalınlık homojenliği (Şekil S4). Genel olarak, herhangi bir polar çözücü perovskit öncül tuzları eritmek için kullanılabilirken, herhangi bir polar olmayan çözücü kolloidal nanoplatelets dağıtmak için kullanılabilir. Ancak, bu polar olmayan ve polar çözücülerin miscibility kolloidal perovskit nanoplatelets homojen sentezi için çok önemlidir, ve böylece DMF ve toluen seçti. Ayrıca, perovskit nanoplatelets kristalizasyonu için eklenen polar çözücü büyük aşırı polar olmayan çözücü olması önemlidir. Çok fazla polar çözücü eklemek, nanoplatelets'i eritebilecek olan ortaya çıkan çözücü karışımının (yani DMF + toluen) polaritesini artırır. Klorür ve sezyum içeren nanopateletler de bu yaklaşımla sentezlenebilir(Şekil S5),klorür içeren nanoplatelets hiçbir şey içermemesine ve sezyum bazlı nanoplateletlerin düşük stabilite ve kalınlıkta olmasına rağmen bu yöntem le sentezlendiğinde metilamonyum bazlı nanoplatelets göreli homojenlik38. Son olarak, bu yöntemle sadece n = 1 ve n = 2 üyelerinin iyi kalınlıkta homojenlik ile sentezlendiğini not ediyoruz; daha kalın yapma girişimleri(n ≥ 3) nanoplatelets genellikle karışık kalınlıkta dağılımları verim(Şekil S6).
Şekil 2, nanoplatelets emisyonaçıkça ışın yolu boyunca görülebilir UV ışık ile aydınlatılmış olarak sentezlenmiş kolloidal perovskit nanoplatelet çözeltilerinin görüntülerini gösterir. Şekil 3 normalleştirilmiş fotolüminesans (PL) ve önceki raporlar37,38,50,51 ile tutarlı kolloidal perovskit nanoplatelet çözeltileri, absorpsiyon spektrumları gösterir , kalınlık ve kurucu türler ile perovskit nanoplatelets aability gösteren. Tüm nanoplateletler için, emilim spektrumlarında güçlü eksitonik özellikler ve spektrumlarınkütleperovskit35'e göre önemli mavi kayması güçlü kuantum ve dielektrik hapsi nedeniyle gözlendi. Organik katyonun metilamonyumdan formamidinyuma değiştirilmesi, kurşun halide perovskit13'teki değerlik elektronik yapısının anlaşılması ile uyum içinde bant boşluğunu -bromür veya iyodür nanoplatelets için- önemli ölçüde etkilemedi. . Tablo S1, bu kolloidal perovskit nanoplatelet çözeltilerinin fotolüminesans kuantum verimlerini (PLQYs) özetler.
Perovskit nanoplateletlerin iki boyutlu yapısı TEM ve XRD tarafından doğrulandı. Şekil4'te, TEM görüntüleri kısmen iki boyutlu perovskit nanoplateletler örtüşen, bireysel yanal boyutları birkaç yüz nanometre bir mikrometre arasında değişen göstermektedir. TEM ızgarasındaki nanoplateletlerin görüntü kontrastı ve rasgele konfigürasyonu, istiflenmiş lamellar kristaller yerine tek tek yaprak lar halinde çözelti halinde dağıldığını göstermektedir. Şekil 4'tegözlenen elektron ışını ışınlaması üzerine ortaya çıkan küçük, koyu küresel nokta, daha önce bildirildiği gibi metalik Pb olduğuna inanılmaktadır36,52. Perovskit nanoplateletlerin büyük yanal boyutları nedeniyle, bir filme döküldüğünde tercihen üst üste yaslanmış ve periyodik istifleme zirveleri Şekil 5'te gösterildiği gibi XRD desenine hakimdir. Kübik perovskit birim hücresi için kafes sabiti ~ 0.6 nm53olduğu göz önüne alındığında, bu organik ligand tabakası ne olursa olsun nanoplatelet türler38yığılmış nanoplatelet filmlerde 1 nm kalınlığında olduğu sonucuna varılabilir .
Emilim ve emisyon rezonansı, halide kompozisyonu değiştirilerek sürekli olarak ayarlanabilir. Şekil 6, bromür ve iyodür oranlarıdeğişen kolloidal n = 1 PbX ve n = 2 MAPbX nanoplatelet çözeltilerinin normalleştirilmiş emilim spektrumlarını göstermektedir. Berrak eksitonik emilim zirveleri, nanoplateletlerde taşıyıcıların güçlü bir şekilde hapsedilmesini gösterir ve bu zirvelerin halide bileşimi ile sürekli kayması halide kompozisyon varyasyonu ile bant boşluğu ayarlanabilirliğini gösterir(Şekil S8). Ancak, karışık-halide nanoplatelets fotolüminesans spektrumları geniş veya birden fazla özellik sergilerler(Şekil S9),muhtemelen fotoined halide ayrımına bağlıdır. 54.000
Ligand destekli reyağış yöntemi, Şekil 7'degösterildiği gibi, uzun zincirli kapama ligandının kimliğinin değiştirilmesine özellikle uygundur. Bu, belirli bir cihazın veya uygulamanın optimize edilmiş performansı için yüzeye bağlı organik türlerin doğasını ayarlama olasılığını açar55. Ancak, ortaya çıkan sistemin en iyi kalınlıkta homojenliği için yeni ligand türleri(Şekil S10 ve Tablo S2)kullanırken bireysel öncüller arasındaki oranların hafif bir ayarlama gerektirebileceğini belirtmekteyiz.
Sonuç olarak, farklı bileşimdeki kolloidal kurşun halid perovskit nanoplateletlerinin sentezinde basit ve çok yönlü bir yöntem ortaya koymuştur(Şekil S11). Ligand destekli reyağış yaklaşımı, yüksek iş yapma sentezi ve daha fazla veri odaklı analiz için potansiyel olarak uygundur. Sentetik protokollerde önemli değişiklikler yapılmadan kalınlık, bileşim ve ligand-tunability elde edilebilir. İleriye doğru hareket, daha fazla diğer perovskit nanokristaller29,32,56ile orantılı seviyelere fotolüminesans verimliliğini artırmak için arzu olacaktır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarları beyan.
Acknowledgments
Bu çalışma, DE-SC0019345 ödül numarası ile ABD Enerji Bakanlığı, Bilim, Temel Enerji Bilimleri Ofisi (BES) tarafından desteklenmiştir. Seung Kyun Ha kısmen Kwanjeong Eğitim Vakfı Yurtdışı Doktora Programı Bursu tarafından desteklendi. Bu çalışma, Ulusal Bilim Vakfı tarafından DMR-08-19762 ödül numarası altında desteklenen MIT'deki MRSEC Ortak Deneysel Tesisleri'nden yararlanmıştır. Biz prova ve düzenleme ile yardım için Eric Powers teşekkür ederiz.
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).
