基于全无机钙钛矿量子点材料的制备及其器件应用研究

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近几年,全无机钙钛矿量子点(All Inorganic Perovskite Quantum Dots,PQDs)由于具有优异的荧光量子效率、窄的半峰宽,可见光光谱可调,高缺陷容忍度等优点,从而获得广泛研究。然而,由于其较差的稳定性和含铅的环境不友好性,使其在各个领域的应用均受到严重阻碍。本课题以制备全无机钙钛矿量子点并提高其稳定性为目标,将制备的高稳定性的全无机钙钛矿量子点应用于白光发光二极管及晶体管存储器中,具体研究内容和结果如下:(1)研究0维钙钛矿纳米晶包覆3维钙钛矿量子点的混合型钙钛矿纳米晶的稳定性。采用一步法制备混合型钙钛矿纳米晶。首先,研究不同原料比例和配体比例对混合型钙钛矿纳米晶生长的影响。结果表明,碳酸铯和溴化铅的比例及配体比例对混合型钙钛矿纳米晶的生长起到决定性作用。其次,研究混合型钙钛矿纳米晶在高温,强光,及长期在空气中等条件下的稳定性。实现半年在空气中的长期稳定性,并且在强光及80°C环境下保持强的荧光强度。最后,通过调节不同卤族元素比例,实现全可见光光谱的混合型钙钛矿纳米晶的制备,并且将不同的混合型钙钛矿纳米晶与PMMA共混制备白光发光二极管(WLED),实现131%的色域(NTSC标准),其中白平衡点色坐标为(0.29,0.29)。(2)研究表面配体工程对全无机钙钛矿量子点稳定性的提升。采用热注入法制备新型的全无机钙钛矿量子点,重点研究了不同的有机直链正烷基单胺分子作为表面配体对全无机钙钛矿量子点的长期保存,水及热稳定性的影响。实验结果表明,随着有机直链正烷基单胺分子链长的增加,全无机钙钛矿量子点的长期保存,水及热稳定性都不同程度的提高。最后,用不同的链长配体的全无机钙钛矿量子点制备浮栅型晶体管存储器,通过采用不同链长的有机直链正烷基单胺分子做隧穿层,实现存储器记忆窗口的可调节。(3)研究基于高稳定性全无机无铅双钙钛矿量子点包覆低聚二氧化硅(OS)的复合薄膜作为浮栅层制备浮栅型晶体管存储器。OS层既可保护无铅双钙钛矿量子点不受水氧侵蚀,又可作为隧穿层,使得无铅双钙钛矿量子点捕获电荷。新型浮栅型晶体管存储器可依赖光信号的不同光波长、光照时间、光照强度实现多级存储。此外,通过对OS层厚度的控制可实现对晶体管存储器记忆窗口的调节。
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