【摘 要】
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金属卤化物钙钛矿作为新一代半导体发光材料,在显示、照明、激光和探测器等领域有着广泛的应用,其中对于主动发光器件和被动发光器件中的金属卤化物发光材料的研究一直是工业界和科研界研究热点。金属卤化物钙钛矿因其荧光量子效率高、荧光发射峰窄、色域范围宽、载流子迁移率高和缺陷密度低等优异性能,在电致发光二极管领域有着尤其优异的表现。金属卤化物类钙钛矿因其强激子声子耦合能力和软晶格易晶格畸变而具有优异的光致发光
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金属卤化物钙钛矿作为新一代半导体发光材料,在显示、照明、激光和探测器等领域有着广泛的应用,其中对于主动发光器件和被动发光器件中的金属卤化物发光材料的研究一直是工业界和科研界研究热点。金属卤化物钙钛矿因其荧光量子效率高、荧光发射峰窄、色域范围宽、载流子迁移率高和缺陷密度低等优异性能,在电致发光二极管领域有着尤其优异的表现。金属卤化物类钙钛矿因其强激子声子耦合能力和软晶格易晶格畸变而具有优异的光致发光性能,其激发光具有宽发射峰、大斯托克斯位移、高量子效率等等优点,因而在被动WLED器件领域被广泛应用。本文一方面通过金纳米颗粒的表面等离子体共振增强钙钛矿量子点的发光特性,同时应用于钙钛矿发光二极管中;另一方面通过锑元素掺杂制备出高性能黄光发光粉末,同时应用于白光发光二极管中。具体而言,本论文的研究工作如下:1.分析Au@CsPb（Br/Cl）3钙钛矿量子点的发光特性并解释了增强效应的原理。经过金纳米颗粒的复合,所优化过的Au@CsPb（Br/Cl）3蓝光钙钛矿量子点发光产率达到了73%,相对于原始CsPb（Br/Cl）3钙钛矿量子点的PLQY提升了30%。通过XRD、TEM和HTEM等表征可以证实,金纳米颗粒较为均匀的复合在CsPb（Br/Cl）3钙钛矿纳米晶体表面。同时通过公式推导和FDTD模拟仿真解释了AuNPs附近的表面等离子体共振导致的局域电场强度增加的原因,并分析了复合过程中钙钛矿发光的增强过程与原理。此外,通过飞秒瞬态吸收光谱和时间分辨光谱分析了钙钛矿纳米晶体表面缺陷与发光性能降低之间的关系和原理,解释了过多金纳米颗粒与钙钛矿纳米晶体复合后产生光猝灭的原因。2.将制备到的Au@CsPb（Br/Cl）3钙钛矿量子点应用到电致发光二极管器件中,分析金属纳米颗粒对于器件电致发光性能的影响。通过制得的ITO/PEDOT:PSS/Poly-TPD/钙钛矿量子点/TPBi/Al结构的蓝光钙钛矿量子点LED,对比研究了AuNPs的近场局域表面等离子体共振效应在LED器件中的影响。结果表明,经过金纳米颗粒复合后制得的QLED器件最高亮度为112 cd/m~2,EQE提升至2.17%,但存在器件工作寿命下降的问题。3.探究元素掺杂对金属类钙钛矿材料的光致发光增强效应。通过Sb3+掺杂制备出暖白光卤化物类钙钛矿K7Sb3Cl16和黄光卤化物钙钛矿K3InCl6:Sb3+·H2O发光粉末。两种卤化物发光粉末其量子产率分别为50.72%和69.67%。归因于两者的宽黄光光谱和高温稳定性,本文将其应用到WLED器件中。通过与蓝色荧光粉末Cs2NaInCl6:Sb3+和商用紫外光芯片结合制备出高性能暖白光LED。其中K7Sb3Cl16混合Cs2NaInCl6:Sb3+制备所得WLED的色坐标为（0.3277,0.2907）,色温为5923 K,显色系数Ra高达86.652;K3InCl6:Sb3+·H2O混合Cs2NaInCl6:Sb3+制备所得WLED的色坐标为（0.3442,0.3265）,色温为5012K,显色系数Ra为80.575。研究结果表明,金纳米颗粒复合和锑元素掺杂这两条不同的途径,对于不同金属卤化物的发光特性具有增强作用。通过表征和仿真系统地解释了金纳米颗粒通过表面局域等离子体共振效应增强钙钛矿纳米晶体表面电场强度从而提升钙钛矿量子点发光特性和钙钛矿量子点LED器件的电致发光性能。通过实验和表征验证了锑掺杂对金属卤化物类钙钛矿的光致发光特性的增强效应并制备出了两种高性能白光LED器件。总的来说,本文所作的工作有助于金属卤化物发光增强领域的发展。
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