準(zhǔn)二維鈣鈦礦R2(ABX3)n-1BX4聚合物片的**穩(wěn)定發(fā)光

有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦因其**的光電性能以及簡(jiǎn)單廉價(jià)的制備工藝在近幾年里掀起了新的研究熱潮，并已在太陽能電池、發(fā)光二極管、激光器和光催化等領(lǐng)域得到廣泛研究與應(yīng)用。然而鈣鈦礦材料對(duì)水氧、紫外線極為敏感，其較差的穩(wěn)定性一直是制約商業(yè)化應(yīng)用的主要障礙。準(zhǔn)二維鈣鈦礦R2(ABX3)n-1BX4是采用大尺寸陽離子R部分取代小尺寸陽離子A，類似于將二維相與三維相摻雜，同時(shí)材料中存在天然形成的量子阱結(jié)構(gòu)，在光電應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的潛力。

光電器件的制造依賴于能夠?qū)崿F(xiàn)**的圖案化工藝，如掩模光刻、納米壓印和噴墨打印。噴墨打印是基于噴嘴中噴出的小體積液滴在基底上并且實(shí)現(xiàn)**定位的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)圖案的無接觸加工和直接刻寫，不需掩模板、基底材料也**靈活，適合鈣鈦礦基等光電顯示器件的加工。

采用噴墨打印技術(shù)在三種商用聚合物PVC、PC和PMMA上獲得了圖案化的準(zhǔn)二維鈣鈦礦-聚合物復(fù)合片材，并展現(xiàn)了穩(wěn)定**的發(fā)光性能。準(zhǔn)二維鈣鈦礦-聚合物片的PLQY超過65%，FWHM為22 nm，在水中和空氣中分別暴露20天、50天，PL強(qiáng)度仍然保持初始值的80%；在強(qiáng)紫外線照射240小時(shí)后，PL仍然保持50%的強(qiáng)度。

圖一 噴墨打印制備準(zhǔn)二維鈣鈦礦片

(a) 噴墨打印制備準(zhǔn)二維鈣鈦礦復(fù)合片示意圖；

(b-d) 不同的聚合物（PVC、PC和PMMA）薄片上印刷的圖案照片。

圖二 準(zhǔn)二維鈣鈦礦片的光譜表征

(a-b) PEA-PVC/PC/PMMA的PL光譜和紫外可見吸收光譜；

(c) 紫外燈下PEA-PVC的圖像；

(d) MA-PVC和PEA-PVC的PL光譜和紫外可見吸收光譜；

(e) PVC、MA-PVC和PEA-PVC的透射光譜；

(f) MA-PVC和PEA-PVC的TRPL光譜；

(g) PEA-PVC的TA光譜；

(h) PB2和PB3波長(zhǎng)位置歸一化的時(shí)間分辨TA光譜。

圖三 鈣鈦礦-聚合物片在不同條件下的穩(wěn)定性測(cè)試

(a) 在25 mW/cm2藍(lán)光照射325 h下MA-PVC和PEA-PVC的PL強(qiáng)度和FWHM變化；

(b) 在空氣中放置50天MA-PVC和PEA-PVC的PL強(qiáng)度變化；

(c) 在水中放置50天MA-PVC和PEA-PVC的PL強(qiáng)度變化；

(d) 在不同溶液中的PEA-PVC樣品。

圖四 鈣鈦礦-聚合物片的大面積圖案應(yīng)用

紫外線照射下有圖案的鈣鈦礦-聚合物復(fù)合片圖像；

(b) (a)中紅色區(qū)域的微觀熒光圖像，其中黑色箭頭表示噴嘴的移動(dòng)方向；

(c) (b)中藍(lán)色掃描區(qū)域的深度剖面圖。

采用噴墨打印技術(shù)在商用聚合物中嵌入準(zhǔn)二維鈣鈦礦，由于其天然的量子阱結(jié)構(gòu)，PLQY較MA-聚合物樣品明顯改善，超過65%。此外，PEA-PVC樣品相較于其他聚合物樣品展現(xiàn)了更為**的光學(xué)性能，印刷圖案顯示出更好的均勻性。