在过去的几年中，3D卤化铅钙钛矿由于其优异的光物理性能而成为制备光电器件的诱人材料。近年来，基于3D含铅钙钛矿的先进光伏电池、发光二极管（LED）、纳米激光器和光电探测器（PDs）被提出和制造。近年来，2D/1D/0D含铅钙钛矿由于其固有的、由量子限域效应所诱导的高激子束缚能和高光致发光量子效率（PLQYs）也引起了人们的广泛关注。高激子结合能可确保激子在室温（RT）或更高温度下的稳定性，从而使2D/1D/0D含铅钙钛矿的PLQYs高达近乎100%。尽管这些钙钛矿材料具有较高的PLQYs，但由于铅对儿童和环境的严重危害，铅的毒性成为大规模商业化之前需要解决的一个风险问题。为了解决铅毒性问题，许多团队提出用无毒的二价阳离子（使用Sn²⁺、Ge²⁺、Sb³⁺、Bi³⁺、Cu²⁺等）或构造双钙钛矿（如In³⁺-Ag⁺、Bi³⁺-Ag⁺等）完全取代Pb来解决这个问题。然而，这些方法仍然远不能令人满意，因为要么PLQYs较低，要么含有不稳定的有机阳离子。此外，重（贵）金属阳离子（如Bi³⁺、In³⁺、Ag⁺）的掺入可能不利于无铅双钙钛矿的进一步发展。因此，需要新的无毒阳离子来设计全无机无铅卤化物材料，以提高其稳定性和量子效率。

近日，在中科院北京纳米能源与系统研究所潘曹峰研究员、我院陶小马教授团队等人（共同通讯作者）带领下，报告了使用铜(I)来完全替代Pb来生产无Pb的一维(1D) CsCu₂I₃单晶(SCs)。不同于以往报道，该工作率先尝试采用逆温结晶法（ITC）合成了长度长达13 mm的高品质、空气稳定、发黄光的1D CsCu₂I₃ SC。在生长过程中，使用油酸作为添加剂使得CsCu₂I₃卤化物的光致发光量子效率（PLQY）首次超过50％（50.4％）。1D CsCu₂I₃ SC的缺陷密度为2.95×10¹⁰ cm^-3，载流子迁移率为18.61 cm² V^-1 s^-1。使用1D CsCu₂I₃ SC作为黄色荧光粉生产的白色发光二极管可以在空气中连续工作超过580小时，其半衰期约为150小时。由1D CsCu₂I₃ SC制备的光电探测器具有明显的紫外响应，响应时间短，在340 nm处可达50.4 ms。团队的发现为铜(I)基1D CsCu₂I₃ SCs在未来的高效固态照明和快速紫外光探测应用铺平了道路。该成果以题为“Highly-efficient all-inorganic lead-free 1D CsCu₂I₃ single crystal for white-light emitting diodes and UV photodetection”发表在了Nano Energy上。该工作由我院的莫小明老师和李涛同学共同完成。

文献链接：Highly-efficient all-inorganic lead-free 1D CsCu₂I₃ single crystal for white-light emitting diodes and UV photodetection（Nano Energy， 2020，DOI:10.1016/j.nanoen.2020.105570）