【摘 要】
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金属卤化物钙钛矿作为一种有希望应用于下一代高质量照明和高清晰度显示的发光材料受到了广泛关注。其具有优异的光学性能和直接可调带隙、强的光吸收系数、高缺陷容错率和低的非辐射复合率等特性,对现代光电器件具有极大的吸引力。然而由于金属卤化物钙钛矿前驱体溶液的溶解度和离子多样性所致缺陷,以及金属卤化物钙钛矿在极性环境下的不稳定性导致其在制备与应用中受到限制。本文针对现有金属卤化物钙钛矿纳米晶制备的不足之处,
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金属卤化物钙钛矿作为一种有希望应用于下一代高质量照明和高清晰度显示的发光材料受到了广泛关注。其具有优异的光学性能和直接可调带隙、强的光吸收系数、高缺陷容错率和低的非辐射复合率等特性,对现代光电器件具有极大的吸引力。然而由于金属卤化物钙钛矿前驱体溶液的溶解度和离子多样性所致缺陷,以及金属卤化物钙钛矿在极性环境下的不稳定性导致其在制备与应用中受到限制。本文针对现有金属卤化物钙钛矿纳米晶制备的不足之处,提出了基于有机胺作为配体制备高性能的CsPbBr3纳米晶胶体溶液以及薄膜,来减少溶剂产生的缺陷,进一步提出了在水和乙醇的极性环境下制备CsPbBr3纳米晶,以及掺杂Mn离子提高CsPbBr3纳米晶的稳定性以及光学性质。主要研究内容如下:(1)烷基胺辅助CsPbBr3钙钛矿胶体溶液的制备。以配体协助再沉淀法制备,从而确定最佳的烷基胺配体浓度为15 m M,结果表明烷基胺作为配体主要是由N与Pb之间的相互作用,辛胺比丁胺为配体制备得到的CsPbBr3钙钛矿胶体溶液具有更良好的光学性质和稳定性,发光量子产率(PLQY)为54.3%。(2)有机胺辅助高性能CsPbBr3钙钛矿纳米晶薄膜的制备。进一步探索有机胺制备CsPbBr3纳米晶薄膜,确定了各自配体与前驱体的最佳比例。表明有机胺作为配体制备薄膜主要是由N和Pb、Br之间的相互作用,AP-CsPbBr3纳米晶薄膜具有优异的光学性质及稳定性,其PLQY=55.7%。这为CsPbBr3钙钛矿纳米晶薄膜在今后的发光器件应用上提供了可能性。(3)极性环境下CsPbBr3纳米晶的合成与表征。提出了一种在水和乙醇的极性环境下制备CsPbBr3纳米晶的方法,优化了溶剂体积比、配体浓度、Cs/Pb比例等实验条件。结果表明PLQY=22.68%,分散在V乙醇:V水=10:1溶液中,4 h内其荧光强度保持原有的50%,通过核磁共振氢谱图得到α-CD与乙醇之间是由~6H与-OH之间形成氢键而相互作用。(4)极性环境下CsPbBr3纳米晶的Mn离子交换掺杂。确定掺杂Mn离子为20mol%时提高了CsPbBr3纳米晶稳定性和光学性质。结果表明PLQY=25.65%,分散在V乙醇:V水=10:1溶液中,4 h内荧光强度保持原有的64%。通过一系列物理表征初步判定Mn离子掺杂进CsPbBr3纳米晶,电感耦合等离子体原子发射光谱测试得到Mn离子的实际掺杂量为1.5 mol%。
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