离子掺杂的全无机钙钛矿量子点玻璃研究
发布时间：2021-04-07 21:12
全无机钙钛矿量子点由于自身优异的发光性能被广泛应用在白光LED、太阳能电池以及激光领域,但是其稳定性差的特点阻碍了实际应用。目前研究者们通过将钙钛矿量子点与无机玻璃结合在一起的方式显著提升了钙钛矿量子点的稳定性,尤其是抗湿性能得到明显的改善。但是目前钙钛矿量子点玻璃还存在着应用领域窄和量子产率不高的缺点,这两个缺点阻碍了钙钛矿量子点玻璃的进一步发展。在本文中,我们通过高温熔融法和低温热处理法在不同玻璃基质中对钙钛矿量子点玻璃进行不同离子的掺杂。通过改变掺杂离子的浓度、钙钛矿元素掺入量以及热处理温度的方法,实现了对钙钛矿量子点玻璃应用领域的拓展和对钙钛矿量子点玻璃量子产率的显著提升。主要研究内容和成果如下:（1）以硼磷酸盐玻璃作为基质,制备了Mn2+掺杂的双发射钙钛矿量子点玻璃。通过XRD、PL、Decay谱图证明了玻璃中生长出了Mn2+掺杂的Cs Pb（Cl Br）3钙钛矿量子点,Mn2+的最佳掺杂摩尔浓度为4%。元素mapping证明了只有少部分Mn2+进入了钙钛矿量子点晶格...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CsPbX3（X=Cl，Br，I）钙钛矿量子点晶体结构
杭州电子科技大学硕士学位论文4在430℃下热处理10h得到最高的内量子效率和外量子效率，分别为51.5%和38.8%。图1.3前驱玻璃以及不同热处理温度下的发射光谱1.2.2钙钛矿量子点玻璃的发展2017年7月，Zhao等人[14]研究了磷酸盐玻璃中CsPbBr3钙钛矿量子点的低温环境下的光致发光性能。利用不同热处理温度生长出了颗粒大小不同的CsPbBr3钙钛矿量子点，通过测试和计算发现光致发光积分强度对温度的依赖性很强。2017年10月，Xiang等人[15]利用高温熔融法和热处理法在磷硅酸盐玻璃中长出了稳定性、量子产率高的CsPbBr3钙钛矿量子点，通过XRD图和TEM图证明了在磷硅酸盐玻璃中长出了立方相的CsPbBr3钙钛矿量子点，改变热处理温度调控发射波长从497nm到523nm变化，量子点玻璃表现出极好的稳定性，玻璃放置在空气中紫外线照射6天时间绿光强度可以保持原来的85%，如图1.4所示，把绿光样品以及商业红色荧光粉（CaAlSiN3:Eu2+）和蓝光芯片GaN一起组装成白光LED，在20mA的电流强度下流明效率达到50.5lm/W，显色指数83.4，色温为3674K，通过调节红绿粉的含量可以实现白光LED的发光性能调控，为组装钙钛矿相关的卤素半导体器件提供了一种新的思路。
杭州电子科技大学硕士学位论文5图1.4(a)蓝光芯片、绿光（CsPbBr3）、红光（CaAlSiN3:Eu2+）以及三者组装的白光LED的发射光谱；(b)组装的白光LED的色坐标图2018年3月，Xiang等人[16]使用熔融淬火法在硼硅酸盐玻璃中生长出了CsPb(BrI)3钙钛矿量子点，XRD图表明了玻璃中长出了立方相的CsPb(BrI)3钙钛矿量子点，通过调控Br/I比例使带隙从1.87eV调节到2.42eV，在365nm波长的紫外光激发下发射波长从520nm调节到698nm，经过加速老化实验和循环加热实验结果表明钙钛矿量子点玻璃的化学稳定性和热稳定性都非常好，是一种发射波长可调谐并且稳定性非常好的固态照明材料。2018年5月，Yuan等人[17]采用简易的热处理法在碲酸盐玻璃中原位析晶出CsPbBr3钙钛矿量子点，PLQY高达70%，发射峰半高宽为25nm，荧光寿命约为5.5ns，激子结合能约为42meV，制备的样品具有极好的光稳定性、抗湿性、热稳定性，把制备的绿光CsPbBr3钙钛矿量子点玻璃、商业红粉（CaAlSiN3:Eu2+）和蓝光芯片GaN一起组装成白光LED，通过调控红绿粉的量得到的最佳白光LED参数如下：色坐标（0.33，0.35），显色指数为92，色温约为5600K，流明效率为60lm/W。除此之外，样品在大气环境下还可以作为随机上转换激光的增益介质，这为之后钙钛矿量子点玻璃的应用又开辟出一条新的道路。2018年12月，Chen等人[18]利用原位析晶法在磷硼酸盐玻璃中首次析出了全系的CsPbX3（X=Cl，Br，I）钙钛矿量子点，如图1.5所示，XRD图和PL图证明了玻璃中析出了CsPbX3（X=Cl，Br，I）钙钛矿量子点，其中CsPbBr3钙钛矿量子点玻璃在350℃/2h热处理条件下量子效率达到最高的30%，样品的稳定性与胶体钙钛矿量子点相比提高了非常多，在水中浸泡30天后发光强度保持了原来的60%，经过150℃和200℃冷热循环
【参考文献】：
期刊论文
[1]两类典型的低温应用红外探测材料研究[J]. 罗炳威,刘大博,罗飞,田野,陈冬生,周海涛. 材料导报. 2018(03)
[2]不同氧化物对磷酸盐玻璃结构与性能的影响[J]. 张晶晶,齐砚勇,阮丹. 玻璃. 2014(04)
[3]Yb3+/Er（3+）共掺锗碲酸盐玻璃上转换发光增强机理的研究[J]. 杨中民,张勤远,刘粤惠,姜中宏. 物理学报. 2005(05)
[4]纳米材料的性质及其制备方法[J]. 钱军民,李旭祥,黄海燕. 化工新型材料. 2001(07)
[5]纳米半导体材料[J]. 薛华,马文义. 西北民族学院学报. 1998(01)
博士论文
[1]基于发光材料的温度探测新机制探索[D]. 李心悦.中国科学技术大学 2016
本文编号：3124206
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CsPbX3（X=Cl，Br，I）钙钛矿量子点晶体结构
杭州电子科技大学硕士学位论文4在430℃下热处理10h得到最高的内量子效率和外量子效率，分别为51.5%和38.8%。图1.3前驱玻璃以及不同热处理温度下的发射光谱1.2.2钙钛矿量子点玻璃的发展2017年7月，Zhao等人[14]研究了磷酸盐玻璃中CsPbBr3钙钛矿量子点的低温环境下的光致发光性能。利用不同热处理温度生长出了颗粒大小不同的CsPbBr3钙钛矿量子点，通过测试和计算发现光致发光积分强度对温度的依赖性很强。2017年10月，Xiang等人[15]利用高温熔融法和热处理法在磷硅酸盐玻璃中长出了稳定性、量子产率高的CsPbBr3钙钛矿量子点，通过XRD图和TEM图证明了在磷硅酸盐玻璃中长出了立方相的CsPbBr3钙钛矿量子点，改变热处理温度调控发射波长从497nm到523nm变化，量子点玻璃表现出极好的稳定性，玻璃放置在空气中紫外线照射6天时间绿光强度可以保持原来的85%，如图1.4所示，把绿光样品以及商业红色荧光粉（CaAlSiN3:Eu2+）和蓝光芯片GaN一起组装成白光LED，在20mA的电流强度下流明效率达到50.5lm/W，显色指数83.4，色温为3674K，通过调节红绿粉的含量可以实现白光LED的发光性能调控，为组装钙钛矿相关的卤素半导体器件提供了一种新的思路。
杭州电子科技大学硕士学位论文5图1.4(a)蓝光芯片、绿光（CsPbBr3）、红光（CaAlSiN3:Eu2+）以及三者组装的白光LED的发射光谱；(b)组装的白光LED的色坐标图2018年3月，Xiang等人[16]使用熔融淬火法在硼硅酸盐玻璃中生长出了CsPb(BrI)3钙钛矿量子点，XRD图表明了玻璃中长出了立方相的CsPb(BrI)3钙钛矿量子点，通过调控Br/I比例使带隙从1.87eV调节到2.42eV，在365nm波长的紫外光激发下发射波长从520nm调节到698nm，经过加速老化实验和循环加热实验结果表明钙钛矿量子点玻璃的化学稳定性和热稳定性都非常好，是一种发射波长可调谐并且稳定性非常好的固态照明材料。2018年5月，Yuan等人[17]采用简易的热处理法在碲酸盐玻璃中原位析晶出CsPbBr3钙钛矿量子点，PLQY高达70%，发射峰半高宽为25nm，荧光寿命约为5.5ns，激子结合能约为42meV，制备的样品具有极好的光稳定性、抗湿性、热稳定性，把制备的绿光CsPbBr3钙钛矿量子点玻璃、商业红粉（CaAlSiN3:Eu2+）和蓝光芯片GaN一起组装成白光LED，通过调控红绿粉的量得到的最佳白光LED参数如下：色坐标（0.33，0.35），显色指数为92，色温约为5600K，流明效率为60lm/W。除此之外，样品在大气环境下还可以作为随机上转换激光的增益介质，这为之后钙钛矿量子点玻璃的应用又开辟出一条新的道路。2018年12月，Chen等人[18]利用原位析晶法在磷硼酸盐玻璃中首次析出了全系的CsPbX3（X=Cl，Br，I）钙钛矿量子点，如图1.5所示，XRD图和PL图证明了玻璃中析出了CsPbX3（X=Cl，Br，I）钙钛矿量子点，其中CsPbBr3钙钛矿量子点玻璃在350℃/2h热处理条件下量子效率达到最高的30%，样品的稳定性与胶体钙钛矿量子点相比提高了非常多，在水中浸泡30天后发光强度保持了原来的60%，经过150℃和200℃冷热循环
【参考文献】：
期刊论文
[1]两类典型的低温应用红外探测材料研究[J]. 罗炳威,刘大博,罗飞,田野,陈冬生,周海涛. 材料导报. 2018(03)
[2]不同氧化物对磷酸盐玻璃结构与性能的影响[J]. 张晶晶,齐砚勇,阮丹. 玻璃. 2014(04)
[3]Yb3+/Er（3+）共掺锗碲酸盐玻璃上转换发光增强机理的研究[J]. 杨中民,张勤远,刘粤惠,姜中宏. 物理学报. 2005(05)
[4]纳米材料的性质及其制备方法[J]. 钱军民,李旭祥,黄海燕. 化工新型材料. 2001(07)
[5]纳米半导体材料[J]. 薛华,马文义. 西北民族学院学报. 1998(01)
博士论文
[1]基于发光材料的温度探测新机制探索[D]. 李心悦.中国科学技术大学 2016
本文编号：3124206
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3124206.html
