高稳定性蓝色钙钛矿材料的制备及其应用研究

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近年来,钙钛矿材料由于吸收系数大、带隙可调、高亮度、高色纯度、宽色域、较高的缺陷容忍性和制备方法简单等独特而优异的光电性能而受到人们的广泛关注。钙钛矿材料已被广泛应用于太阳能电池、发光二极管、激光、X射线成像和光电探测器等各领域。值得注意的是,经过近几年的发展由钙钛矿材料制成的发光二极管外量子效率已超过20%。然而钙钛矿材料存在的稳定性问题,尤其是对水、光、热、氧和有机溶剂等因素的敏感性大大限制了它的进一步应用。虽然近年来研究者们通过不同的方法来提高钙钛矿材料的稳定性,但是制备出同时具有对水、光、热、氧和有机溶剂等元素都具有良好的稳定性的钙钛矿材料仍是困难的。并且目前已报道的大多数稳定的钙钛矿材料多集中在绿色以及红色波段,因此制备出具有高稳定性的蓝色钙钛矿材料对于显示领域是迫切的。针对以上问题本文通过在碱性气氛中合成出波长连续可调的蓝色高稳定钙钛矿材料,同时该方法同样适用于全无机卤化物钙钛矿材料(Cs Pb Br1.6Cl1.4)。本文取得的研究结果如下:(1)通过在碱性气氛合成钙钛矿材料的方法,我们将MAPb BrxCl3-x量子点包裹在Pb(OH)Br以合成高稳定有机无机钙钛矿晶体MAPb BrxCl3-x@Pb(OH)Br,并通过简单调控HCl和HBr的比例使的MAPb BrxCl3-x@Pb(OH)Br的发光在435-485nm的范围内可调。(2)通过实验表明立方状的MAPb BrxCl3-x在甲胺蒸汽的辅助下通过氧化还原反应生成生成矩形的MAPb BrxCl3-x@Pb(OH)Br。同时通过实验结果表明生成的MAPb BrxCl3-x@Pb(OH)Br具有良好的水、光、热、有机溶剂稳定性,将MAPb BrxCl3-x@Pb(OH)Br在水中浸泡6个月后该晶体仍具有明亮的发光。由于表面生成的Pb(OH)Br具有良好的化学惰性,MAPb BrxCl3-x@Pb(OH)Br同样具有良好的抗阴离子交换的能力。(3)将MAPb BrxCl3-x@Pb(OH)Br钙钛矿粉末与PDMS胶体混合作为转换层制备出紫外光泵浦LEDs发光在435-485nm。同时通过实验表明该LEDs具有良好的稳定性,可以在潮湿环境中稳定运行超过8小时,亮度超过1000 cd/m2。同时,该方法具有普适性,我们通过同样的方法可以合成出Cs Pb Br1.6Cl1.4@Pb(OH)Br,该样品同样具有良好的稳定性。
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