钙钛矿量子点的合成与形貌控制及光学性能的研究

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钙钛矿量子点作为一种新型发光材料,它具有发射光谱可调控、色纯度高、荧光量子产率高、载流子扩散距离长等优点,可以应用到太阳能电池、激光器、液晶显示器、发光二极管等领域。但是,钙钛矿量子点目前存在很多问题,如铅离子毒性问题、量子点团聚问题等。针对这些问题,本文具体做了以下研究:(1)针对配体引起的团聚现象,本文选取四种不同碳链酸类配体正辛酸(C8)、月桂酸(C12)、二-己基葵酸(C16)、油酸(C18)制备CsPbBr3量子点。通过XRD衍射峰和形貌测试得出,它们的形貌相似且均成立方晶相。对比四种材料的光稳定性、热稳定性和空气稳定性,发现均是C16量子点稳定性最好,说明它能有效改善量子点团聚问题,提升其稳定性能。本文最后验证了这四种钙钛矿量子点制备的发光二极管(LEDs)均可发出强烈绿光,为提升绿光LEDs器件性能开辟了更多道路。(2)为了进一步提升钙钛矿量子点稳定性,本文选取三正辛基膦(TOP)、三正辛基氧膦(TOPO)和双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)三种修饰配体分别对CsPbBr3量子点进行表面修饰。通过XRD衍射峰和形貌测试得出,它们的形貌分布均匀且均成立方晶相。对比它们的光稳定性和热稳定性,发现DDAB修饰后的CsPbBr3量子点稳定性最佳。在365 nm紫外光下持续照射四十天后DDAB修饰后的CsPbBr3量子点仍能发出强烈绿光,在与水混合(4:1)四十天后也能发出强烈绿光,说明DDAB修饰配体有效稳定了CsPbBr3量子点晶体结构,减少了材料表面缺陷。最后,用DDAB修饰后的CsPbBr3量子点制备了LEDs器件,测试结果显示,在不同驱动电压下LEDs器件的电致发光光谱非常稳定,且色坐标变化极小,说明器件的稳定性好、色纯度高。(3)本文对醋酸甲脒(FA+)和锰离子(Mn2+)共掺杂Cs Pb Cl3量子点进行了深入研究,通过XRD衍射峰和形貌测试得出Mn2+离子成功替代了部分Pb2+离子,FA+离子成功替代了部分Cs+离子。将Cs Pb Cl3:FA+,Mn2+量子点与Cs Pb Cl3:Mn2+量子点对比得出,在25-70℃范围内激子发光中心的热稳定性从17%提升到了32%,Mn2+离子发光中心的热稳定性从60%提升到了97%;且Cs Pb Cl3:FA+,Mn2+量子点经过六次热循环测试后,在初始温度下激子发射光谱强度能恢复到初始值的81%,Mn2+离子发射光谱强度能恢复到初始值的97%,说明FA+,Mn2+离子共掺杂不仅降低了Pb2+离子毒性问题,还极大提升了热稳定性和热循环性。最后,将Cs Pb Cl3:FA+,Mn2+量子点封装白光LEDs器件,在40 m A驱动电流下的色坐标为(0.3367,0.3506),相关色温为5745 K,显色指数为88.2,具有白光LEDs应用潜力。
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