胶体半导体纳米晶在光学和光子学以及光-物质性质的基础研究方面提供了优势。为了充分实现这些优势，获得高度单分散的纳米晶至关重要，这需要通过良好调控的反应条件精确控制成核和生长。卤化铅钙钛矿，通式为APbX₃，已成为最有前景的纳米晶材料之一，这得益于其窄的半高全宽、缺陷容忍度以及通过成本效益高的溶液加工方法实现高发光量子产率的能力。特别是，钙钛矿纳米片根据其厚度中卤化铅八面体的单层数进行分类，其发射波长不仅可以通过改变其组成来调谐，还可以通过调节其厚度来调谐。更薄的PeNPLs由于其面外方向更强的量子和介电限域效应，发射发生蓝移。此外，其限域的各向异性导致激子精细结构分裂，这可以实现线偏振光发射。
先前的研究表明，PeNPLs显著的线偏振发射强烈依赖于厚度，并且最可靠地在超薄区域中获得。在超薄PeNPLs中，各向异性限域最大化了亮激子流形中的精细结构分裂，其中与面外方向相关的激子态在能量上比双重简并的面内激子态提升得更多。较厚的纳米片通常由于激子精细结构分裂减小而表现出较弱的偏振响应。除了本征激子效应外，超薄PeNPLs显著的形状各向异性也可以促进取向有序和超晶格组装，从而控制薄膜中的跃迁偶极矩。因此，实现强线偏振和有序组装需要在超薄区域中进行精确且均匀的厚度控制，因为即使由于不同MLPeNPLs的混合而产生一小部分不均匀性，也会迅速降低组装薄膜的多功能性。然而，鉴于其表面主导的性质，实现纳米片之间的这种均匀性极具挑战性。高表面积与体积比放大了对配体动力学和表面缺陷的敏感性，因此需要稳健的表面钝化。
PeNPLs由于其离子性质和低形成能而导致的快速反应动力学带来了固有挑战，使得难以获得厚度均匀的纳米片。这导致发射波长分布，损害了它们的光学性质，包括色彩饱和度(超高清显示所需)和线偏振度(光通信、3D显示和生物成像所需)。这种限制是所有类型NPLs(不仅仅是卤化物钙钛矿)的基本瓶颈，因为实现胶体均匀性和结构稳定性对于充分发挥其光电潜力至关重要。
对于PeNPLs的合成和分散，通常使用长链有机配体，如油酸盐和油铵。虽然这些天然配体在PeNPL合成中起着至关重要的作用，但它们弱的表面结合亲和力导致动态配体解吸，导致胶体稳定性差和表面缺陷形成，包括卤素空位和未配位的Pb离子。这些缺陷可能导致PeNPLs之间的聚集或分解，导致PeNPLs厚度分布不均，这阻碍了实现具有高线偏振度的色纯LED。这种不稳定性在薄膜形成过程中由于配体解吸而进一步加剧，降低了PeNPLs的稳定性和光学性质。此外，这些绝缘配体严重阻碍了电荷载流子传输和注入，使其不适合高性能LED应用。因此，为了实现高效红光发射的碘基PeNPLs，必须开发单分散的PeNPLs，同时实施先进的钝化策略以克服天然配体带来的限制。
英国牛津大学&韩国蔚山科学技术院&韩国成均馆大学等多位学者系统研究了一种辅助配体诱导的合成方法，以精确控制CsPbI₃PeNPLs的成核和生长。这涉及在用于合成原始PeNPLs的油酸盐和油铵配体之外，引入额外的路易斯碱配体与钙钛矿表面结合。在此发现，有效辅助配体的关键决定因素是其骨架结构和与钙钛矿表面的Pb配位强度。最佳满足这两个决定因素的辅助配体调控晶体生长动力学，使得能够形成均匀的3ML厚PeNPLs，同时钝化表面缺陷。这些PeNPLs不仅在薄膜形成时保持均匀发射，而且自组装成高度有序的超晶格，与原始PeNPLs相比光学性质显著增强，这归功于它们良好钝化的表面抑制了聚集。通过实现对超晶格中NPLs取向的精细控制，我们提高了边缘向上NPLs的偏振度。相反，面朝下取向的PeNPL超晶格增强了LED中垂直于衬底方向的光提取，导致高外量子效率达到13.1%，这是基于超薄PeNPLs的LED报道的最高值，其中激子精细结构分裂足以实现偏振光发射。综合起来，结果确立了辅助配体诱导的均匀MLPeNPLs合成作为充分利用这些各向异性纳米晶的多功能性用于下一代光子学和显示器的稳健途径。
来源：光电未来
