微流控反应器中连续流动合成掺杂型全无机钙钛矿纳米晶

全无机钙钛矿纳米晶具有发射光谱窄、发光量子效率高和发光波长可调等优点，在光电子材料和器件领域具有广阔的应用前景。离子掺杂可以调节其原始的晶体结构和发光性能，或者赋予其额外的功能。前期研究中主要采用高温热注入和合成后离子交换合成掺杂型全无机钙钛矿纳米晶，这些方法存在反应温度高、反应时间长、需配备真空设备、工艺复杂和难以连续可控制备等问题。

近日，广东工业大学广东省功能软凝聚态物质重点实验林鹏程副教授等人设计了一种基于连续流动反应制备Ce³⁺掺杂全无机钙钛矿纳米晶的微流控反应器，提供了一种离子掺杂钙钛矿纳米晶的新思路。相关文章发表于Science China Materials(中科院一区)，第一作者为林鹏程副教授，通讯作者为广东省功能软凝聚态物质重点实验陈颖教授。

反应的机理是前驱体离子在限域微通道中的高效物理混合、晶种在不良溶剂中的反应成核及全无机钙钛矿纳米晶沿流动方向的晶体生长。实现了在室温下、不额外提供真空环境的条件下制备了高质量的Ce³⁺掺杂全无机钙钛矿纳米晶。通过改变微流控反应器的流动参数，可以便捷地控制Ce³⁺的掺杂浓度，最高可达1%。Ce³⁺掺杂可以提高全无机钙钛矿纳米晶的光致发光效率和稳定性。

图1.  微流控反应器连续可控合成全无机钙钛矿纳米晶的示意图

Ce³⁺掺杂CsPbBr₃全无机钙钛矿纳米晶可用于制造色纯度高达93.3%的绿色发光二极管、色温为10436K，CIE色坐标为（0.261，0.317）和CRI为72.1的白色发光二极管。微流控反应器连续可控合成全无机钙钛矿纳米晶为高性能光电材料和器件的应用开辟了新途径。

图2.  基于铈掺杂全无机钙钛矿纳米晶的LED制备及性能

上述工作得到了国家自然科学基金（61805047）和广东省特支计划项目（2017TX04N371）的支持。

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Continuous-flow synthesis of doped all-inorganic perovskite nanocrystals enabled by a microfluidic reactor for light-emitting diode application

SCIENCE CHINA Materials 63, 1526 (2020); doi: 10.1007/s40843-020-1374-7