钙钛矿量子点与多孔玻璃复合发光材料及其器件性能研究

发布时间：2020-05-15 05:22

【摘要】：CsPbX_3(X=Cl,Br,I)量子点(QDs)发光材料由于其量子产率高、发光峰窄以及发光波长可调谐等优点而引起光电领域的广泛关注。但它对湿度、温度以及光辐照等敏感使得其稳定性较差,此外,封装在LED器件中时不同发光颜色的量子点之间容易发生离子交换,这些缺点限制了其在照明显示等方面的应用。针对以上问题,本文拟用CsPbX_3量子点与多孔玻璃复合,利用纳米孔道阻碍水分子对量子点的进攻破坏,同时还利用预处理时留在孔道内的卤素离子对量子点进行表面重构或修饰,进而提高量子点的耐水稳定性;此外,根据表面重构的可逆性,探索其作为对水响应的材料在防伪或环境等领域的应用。本研究采用简单的溶液浸渍法将CsPbX_3量子点复合到透明纳米多孔玻璃(NPG)内。这些块体复合材料发光明亮,其中CsPbBr_3/NPG能够在去离子水和含溴的非水溶液的依次浸泡下其发光颜色可切换。原位共聚焦显微镜动态地显示了块体复合材料对水的响应行为。将复合材料放在水中浸泡数月后,复合材料仍然可以发光,说明这种特殊的结构可以很有效地保护量子点。研究发现,玻璃造孔时引入的氯离子在对水响应行为和长期耐水性方面起了关键的作用。此研究提出了一种用离子交换原理来设计制备钙钛矿量子点响应材料的方法。此外,我们通过溶液浸渍法得到了CsPbX_3量子点与粉体多孔玻璃复合材料。利用InGaN蓝光芯片与合成的CsPbBr_3粉体复合材料以及CsPb(Br_(0.4)I_(0.6))_3粉体复合材料组装了白光LED器件,结果显示多孔玻璃结构可以减缓LED器件中光热对红光的衰减。利用InGaN蓝光芯片与CsPbBr_3粉体复合材料以及红色荧光粉KSF组装了白光LED器件,其发光稳定性好,流明效率为77 lm/W,色温4173 K。此研究表明在光热和湿度的环境下多孔玻璃对CsPbX_3量子点有保护作用,减缓了CsPbX_3量子点在LED器件中的衰减,表明CsPbX_3/NPG在背光源显示领域有潜在应用。
【图文】：

示意图,立方相,晶体结构,量子点

Cs+离子占据立方体的十二配位空隙，其结构如图1-1所示。图1-1 立方相CsPbX3晶体结构示意图Fig. 1-1 The diagram of cubic CsPbX3crystal structure相比于传统的II-VI族和III-V族的二元量子点(例如CdSe、CdS和InP等)，CsPbX3量子点在较温和的条件下(例如合成温度低)就可以成功地合成[12]。CsPbX3量子点具有优异的发光性能，例如量子效率高，，接近100%；荧光寿命在1～29 ns之间；半峰宽窄(小于30 nm)，比成熟的Cd系列量子点更窄。这些特点使CsPbX3量子点的色纯度高，其在CIE色度坐标图上覆盖的区域更广，可覆盖NTSC的140%。CsPbX3量子点的发射波长根据其颗粒尺寸而可调谐。当CsPbX3量子点减小到其玻尔半径时(CsPbCl3:5 nm、CsPbBr3:7 nm、CsPbI3:12 nm)，量子限域效应就会影响其发光特性。CsPbX3量子点也可根据卤素成分调节其发光峰位置，图1-2给出了CsPbCl3(~3.04 eV

发光性质,量子点,钙钛矿

图1-2 CsPbX3量子点的发光性质Fig. 1-2 Luminescent properties of CsPbX3nano-crystal由于全无机钙钛矿量子点自身的形成能比较低，因而在实际应用中其依然存在一些缺点。例如CsPbX3量子点储存在胶体溶液中发光可以维持数月，但其在操作时会因对光照、温度等因素敏感而发生分解，使得其工艺性上受到限制，这进一步阻碍了量子点合成后的纯化及进一步功能化。而且当离子性强和高表面能的钙钛矿量子点与极性溶剂接触时，它们也会迅速分解[13]。另外，钙钛矿量子点在组装成器件或将不同组分的CsPbX3量子点溶液混合时，发光不同的量子点之间容易发生离子交换[14-16]。1.1.4 CsPbX3量子点的合成方法近年来，关于 CsPbX3量子点的合成方法有了许多报道[5,9,11,12,17]，这些方法大致分为两类：直接合成与间接合成。这些研究为制备不同形貌且颗粒均匀的钙钛矿纳米颗粒提供了有效途径，其中包括零维的纳米体和纳米球、一维的纳米线和纳米棒、二维
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB33;TN312.8

【参考文献】