Micro-LED全彩化用红光钙钛矿量子点的制备与性能研究

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凭借其制备成本低、较高的色彩饱和度、高光致发光量子产率、发光可调谐以及易于溶液加工等特点,全无机钙钛矿量子点(Cs Pb X3,X=Cl,Br,I)在下一代多功能化显示以及固体照明等领域中具有较大的市场应用潜力。然而,光诱导相分离是制约混合卤素钙钛矿量子点实际应用的关键瓶颈。在光照的作用下会使混合卤素钙钛矿产生相分离现象,这会导致混合卤素钙钛矿中形成富溴和富碘区域,改变钙钛矿量子点发光器件的发射波长,影响其光学稳定性和器件性能的稳定输出。有鉴于此,本文介绍使用一种新型前驱体来制备稳定的混合卤素钙钛矿量子点,并在此基础之上,使用配体钝化钙钛矿量子点表面缺陷的方式,来达到提升混合卤素钙钛矿的发光性能以及提升抑制光诱导相分离能力的目的。论文的主要研究内容如下:(1)采用一种新型的DMAPb X3(DMA=Dimethylammonium,(CH3)2NH2+)前驱体代替传统的Pb X2前驱体制备混合卤素钙钛矿量子点(Cs Pb Br1.25I1.75QDs)。与传统前驱体制备方法相比,DMAPb X3前驱体能够提供富足的卤素阴离子环境以降低钙钛矿表面的缺陷,在钙钛矿量子点成核生长过程能够有减少量子点表面卤素空位的形成,形成结晶质量更好的混合卤素钙钛矿量子点。结果表明,DMAPb X3前驱体制备的钙钛矿量子点晶粒大小均匀,平均晶粒尺寸约为14.1 nm;荧光量子产率提升至74%;其薄膜直接在环境下放置5天,薄膜发射峰和XRD衍射峰均未出现明显相分离的现象。和Pb X2前驱体制备钙钛矿量子点相对比,基于DMAPb X3前驱体工程不仅能够提升钙钛矿量子点的发光性能,还能有效减缓混合卤素钙钛矿量子点的相分离,提高其稳定性。(2)在基于DMAPb X3前驱体工程制备钙钛矿量子点之后,采用短链辛胺(Octylamine)配体对钙钛矿量子点进行配体后处理。首先测试出辛胺处理在最佳用量下的荧光量子产率可达90%以上,由于辛胺配体与钙钛矿量子点表面配体存在配体替换的可能,经过配体处理之后的钙钛矿量子点晶粒间距更短,晶粒平均尺寸约为16.8 nm。在不同光源的激发照射下,与未经过配体处理相比,经过辛胺配体处理的钙钛矿量子点能够在激光持续照射30min下保持着稳定的发射光谱,并且将混合卤素钙钛矿量子点与蓝光LED芯片结合,制备成红光LED器件,在20 m A的驱动电流持续通电180 min后能够保持稳定的发光性能。辛胺配体处理策略不仅有助于稳定钙钛矿表面配体状态,钝化钙钛矿量子点存在的缺陷,大幅提升其发光性能,并且能够有效的提升混合卤素钙钛矿量子点抑制光诱导相分离的能力。
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