夜雨聆风
文章标题：Highly Luminescent and Patternable Block Copolymer
Templated 3D Perovskite Films
研究单位：复旦大学、南京工业大学
摘要
研究由南京工业大学与复旦大学团队合作，提出了一种结合嵌段共聚物（BCP）模板与新型两步法的策略，用于制备高性能钙钛矿发光薄膜。针对传统方法制备的薄膜存在针孔、表面粗糙及稳定性差的问题，研究人员采用乙酸铅三水合物（PbAc2·3H2O）替代溴化铅（PbBr2）作为铅源。该“T-Ac”工艺有效缓解了反应过程中的体积膨胀，成功制备出致密、均匀且无缺陷的纳米结构BCP-钙钛矿（nBP）薄膜。
主要内容
本文报道了一种结合嵌段共聚物（BCP）模板与新型两步法制备三维钙钛矿薄膜（nBP）的策略，旨在解决铅卤钙钛矿发光二极管（PeLEDs）在效率、稳定性和图案化制备方面的瓶颈。研究对比了三种制备方法：传统一步法（O-Br）、基于PbBr2的两步法（T-Br）和基于乙酸铅（PbAc2·3H2O）的两步法（T-Ac）。结果表明，T-Ac方法制备的CH3NH3PbBr3薄膜无针孔且表面光滑，实现了高达62%的光致发光量子产率（PLQY），且在环境条件下存放72小时后仍能保持初始PLQY的85%。此外，通过调节第二步中的Cl/Br比例，成功实现了从绿光到天蓝色光（477 nm）的发射调节。该工艺还兼容喷墨打印和毛笔书写技术，实现了高分辨率的图案化制备，展示了其在下一代照明和显示领域的巨大应用潜力。
图文解析
1
制备工艺
图1：直观对比了本研究中采用的三种不同薄膜制备方法。包括基于PbBr2的一步法（O-Br）、基于PbBr2的两步法（T-Br）以及基于乙酸铅（PbAc2·3H2O）的两步法（T-Ac）。
2
薄膜表面形貌
图2：通过扫描电子显微镜（SEM）观测的三种方法制备的钙钛矿薄膜表面微观结构。O-Br法薄膜存在大量随机分布的针孔；T-Br法薄膜表面出现小凸起；而T-Ac法薄膜则呈现出致密、均匀且无缺陷的表面，验证了新工艺在消除缺陷方面的优越性。
3
光学与结构表征
图3：综合展示了三种薄膜的光电性能数据。包括光致发光量子产率（PLQY）、稳态光致发光光谱（PL）、时间分辨光致发光衰减曲线（TRPL）以及X射线衍射图谱（XRD）。数据显示T-Ac法制备的薄膜具有最高的PLQY（62%）和最长的荧光寿命，且XRD证实了纯相钙钛矿的形成。
4
发光颜色调节
图4：通过在第二步前驱液中调节MABr和MACl的比例，实现nBP薄膜发光颜色从绿色到深紫色的连续调节。图中包含不同比例下的薄膜照片、PL光谱及对应的PLQY值，证明了该材料体系在宽色域显示应用中的潜力。
5
图案化制备
图5：该工艺在图案化制备方面的应用。研究人员利用毛笔蘸取前驱液在薄膜上书写“复旦大学”字样，以及使用喷墨打印机打印校徽图案。在紫外光激发下，这些图案显示出明亮的绿色荧光，证明了该方法在大气环境下进行高分辨率、无掩模图案化的可行性。
终
总结
本研究提出了一种利用乙酸铅作为铅源的两步法制备纳米结构嵌段共聚物-钙钛矿（nBP）薄膜的方法。通过精确控制反应过程中的体积变化，该方法成功制备出致密、均匀且无缺陷的薄膜。这种nBP薄膜表现出卓越的光致发光性能（平均PLQY达58%）和优异的环境稳定性。研究还展示了通过调节卤素比例实现发光颜色从绿色到天蓝色的宽范围调节。特别值得一提的是，该工艺允许使用喷墨打印或类似毛笔书法的方式直接在基底上书写图案，实现了微米级分辨率的高精度图案化。这项工作为开发高效、稳定且可大规模制备的PeLEDs提供了切实可行的解决方案。
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备注
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