Perovskitele cu halogenuri metalice au apărut ca materiale candidate extrem de promițătoare pentru aplicații emițătoare de lumină datorită benzii lor interzise reglabile și purității excelente a culorii. În ciuda progreselor semnificative în cercetarea diodelor emițătoare de lumină (LED-uri) cu perovskit, stabilitatea lor operațională rămâne o provocare critică pentru aplicațiile practice. Octaedrele [PbX₆]⁴⁻ cu colțuri comune centrate de cationii Pb²⁺ constituie cadrul structural fundamental al acestor materiale și determină în primul rând configurația lor electronică și proprietățile optice. Cu toate acestea, instabilitatea structurală inerentă a acestor octaedre este un obstacol major în calea comercializării.
Incorporarea halogenurilor mixte (Br─Cl) în compoziția perovskitului permite o inginerie eficientă a benzii interzise pentru reglarea emisiei albastre, ceea ce face ca sistemele cu halogenuri mixte să fie candidați puternici pentru LED-urile albastre cu perovskit. Cu toate acestea, încorporarea semnificativă de clor introduce inevitabil distorsiuni octaedrice din cauza diferențelor de lungimi ale legăturilor Pb─X, ceea ce duce la stări de defecte profunde, exacerbând recombinarea neradiativă și reducând randamentul cuantic al fotoluminescenței. În plus, natura ionică moale a cristalelor de perovskit promovează migrarea semnificativă a ionilor sub polarizare electrică, deosebit de pronunțată în sistemele cu halogenuri mixte, rezultând în formarea de defecte de halogenură metalică, colaps ireversibil al octaedrelor [PbX₆]⁴⁻ și segregare severă a halogenurilor. S-au depus eforturi considerabile pentru a atenua instabilitatea structurală a octaedrelor. Degradarea structurală a structurii perovskitului este atribuită în principal locurilor vacante de halogenură, ceea ce a determinat introducerea în matricea perovskitului a unor molecule organice țintă care conțin atomi de oxigen, sulf și azot. Acești liganzi funcționali se coordonează cu ionii nesaturați de Pb²⁺ prin donare de electroni sau perechi izolate. În ciuda acestor progrese, introducerea unor astfel de aditivi moleculari aduce inevitabil specii organice exogene, care adesea au o afinitate de legare slabă cu rețeaua perovskită. În plus, controlul precis al cineticii de cristalizare pentru a sintetiza sisteme perovskite cu halogenuri mixte cu o integritate cristalină și o uniformitate compozițională mai mari a fost subliniat ca o modalitate eficientă de a atenua tensiunea rețelei.
Recent, ingineria pseudohalogenurilor a apărut ca o strategie eficientă pentru îmbunătățirea stabilității și caracteristicilor de emisie ale perovskiților cu halogenuri metalice. Printre diversele abordări, anionii tiocianați au fost utilizați pe scară largă pentru a spori robustețea structurală și a suprima formarea defectelor în sistemele de perovskit cu emisie albă sau în bandă largă, de obicei realizate prin coordonare puternică sau încorporare parțială în rețeaua de perovskit. Deși aceste metode îmbunătățesc eficient stabilitatea generală, aplicabilitatea lor la perovskiții cvasi-2D cu emisie albastră este mai puțin simplă, deoarece aceasta din urmă necesită un control strict al fazei și o distorsiune minimă a rețelei pentru a menține o puritate ridicată a culorii. În acest context, strategiile aditive alternative care stabilizează perovskiții în principal prin interacțiuni mediate de interfață și suprafață (mai degrabă decât substituția rețelei) sunt deosebit de importante. Tehnicile de creștere heteroepitaxială s-au dovedit eficiente în prepararea peliculelor de perovskit cu suprimare a defectelor, aliniate cristalografic și eliberate de stres, sporind în același timp stabilitatea structurală a rețelei octaedrice. Cu toate acestea, aceste metode necesită parametri de control stricți în ceea ce privește reproductibilitatea procesului și condițiile de preparare. Prin urmare, dezvoltarea unei strategii simple și eficiente pentru stabilizarea clusterelor octaedrice înclinate rămâne o nevoie critică neacoperită în acest domeniu.
He Yiming, Lyuchao Zhuang de la Universitatea Normală Zhejiang și Wei Gao de la Institutul de Tehnologie din Shanghai au propus o nouă strategie care utilizează trifluorometansulfonați de metale alcaline ca stabilizatori de rețea multifuncționali. Se crede că gruparea sulfonată se coordonează cu ionii de Pb²⁺ expuși prin legături O─Pb─O, suprimând eficient defectele de suprafață și prevenind colapsul structural. În plus, se consideră că ionii de metale alcaline sporesc stabilitatea structurală prin interacțiuni ionice, în timp ce componenta fluorină se consideră că îmbunătățește stabilitatea fotochimică și la umiditate. Acest mecanism sinergic de stabilizare suprimă semnificativ recombinarea non-radiativă și sporește eficiența transferului de energie, atingând un randament cuantic de fotoluminescență remarcabil de până la 65,32%. În plus, se crede că electronegativitatea puternică a grupării trifluormetil contribuie la formarea unor pelicule uniforme și netede, facilitând astfel injectarea purtătorilor de sarcină. În consecință, dioda emițătoare de lumină perovskită albastră optimizată a atins o eficiență cuantică externă maximă de 15,60%. Această lucrare stabilește o strategie generalizabilă pentru stabilizarea structurii octaedrice, despre care se așteaptă să accelereze comercializarea diodelor emițătoare de lumină perovskite albastre de înaltă performanță.
