论文部分内容阅读
无机铅卤钙钛矿纳米晶(CsPbX3,X=I,Br,Cl),因其荧光量子产率高、发射光谱窄、发射波段覆盖整个可见光范围(400-700 nm)等优异的光学特性,在照明显示领域表现出巨大的应用前景。但是该材料在光照、高温、高湿度的环境下,表现出较差的稳定性能。同时铅是一种重金属元素,具有毒性,这些因素都困扰着钙钛矿纳米晶的实际应用。当前,研究者侧重于对钙钛矿相关器件的效率提高以及通过包覆材料提高其稳定性,而事实上对材料本身的改性也至关重要。同时,针对于CsPbX3纳米晶的合成方法虽然已有许多报道,但对材料生长过程的动力学研究仍不够系统,合成兼顾发光效率好、稳定性高的CsPbX3纳米晶的成果也不显著,且适用于商业大批量生产的合成方法仍比较欠缺。因此,了解CsPbX3纳米晶的生长动力学,实现其可控合成,通过材料改性增强CsPbX3纳米晶的稳定性和可调性,对突破其应用瓶颈十分关键。本论文中从高温注射和室温饱和重结晶两种合成方法着手,对CsPbX3纳米晶的形貌控制、合成机理以及稳定性提高进行了研究。主要研究内容如下:1.通过热注射方法制备CsPbX3(X=Cl,Br,I)纳米晶,系统研究了反应温度和反应时间对钙钛矿纳米晶形貌、结构及发光性能的影响。通过对反应温度和反应时间的调节,揭示了钙钛矿纳米晶在一定的合成温度范围内的聚焦、散焦的生长过程。同时,我们得到了量子产率高达99.8%的CsPbBr3纳米晶,且保持一个窄带发射(半峰宽=10 nm)。最后,将CsPbBr3纳米晶与红色氟化物荧光粉K2SiF6:Mn4+及蓝光LED芯片结合成功制备了白光LED,其色域达到了NTCS国际标准的123%。2.利用室温饱和重结晶法合成Eu3+掺杂CsPbBr3-Cs4PbBr6的绿色发光钙钛矿固态粉末,增强了 CsPbBr3-Cs4PbBr6的固态发光强度和稳定性且粉末产率高达80%。该材料在低温状态下呈现了红、绿双光发射,可归因于Eu3+的能量转移。通过分析掺杂机理得出,铕离子钝化表面态缺陷以及相应能带结构中的能量转移的增强使得钙钛矿固态荧光粉末的量子效率增为87%。最后,与CsPbBr3-Cs4PbBr6相比,掺杂之后的复合材料呈现良好的水稳定性,将其与丙烯酸酯胶粘剂(AB胶)混合后在水中浸泡1个月仍能保持初始发光强度的60%。