离子掺杂和配体交换的CsPbBr3量子点光学性能研究

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金属卤化物钙钛矿型量子点由于其独特的光学性能,在发光领域引起了广泛关注。近年来,钙钛矿型纳米晶体作为一种具有广泛应用前景的非线性光学材料,在显示、光电检测、太阳能电池和激光器等领域拥有广阔的前景。为了改善金属卤化物钙钛矿型量子点的性能,人们最近提出了许多策略。钙钛矿结构有着很好的容忍性,因此,离子掺杂是改善钙钛矿量子点发光性能的策略之一,此外,后处理也是改善钙钛矿量子点光学性能的有效策略,通过配体交换、无机物包覆和离子交换等方法可有效提升钙钛矿量子点的发光强度以及稳定性。本文的研究工作包含以下三个方面:(1)采用热注入法制备了CsPbBr3量子点,研究了稀土Ho3+离子掺杂对CsPbBr3量子点发光性能的影响。首先探究了热注入法的最佳反应温度,接着研究了不同的Ho3+离子掺杂比例下的CsPbBr3量子点的发光性能。研究发现最佳的掺杂比例为Pb/Ho=7/3。对掺杂后的量子点进行热稳定性测试,与未掺杂的CsPbBr3量子点相比,Ho3+掺杂的CsPbBr3量子点表现出了更加优异的热稳定性。(2)采用配体交换对掺杂Ho3+离子的CsPbBr3量子点的发光性能进行优化。使用短链配体苯乙基溴化胺(PEABr)进行配体交换,苯乙胺(PEA)替换量子点表面的长链配体油胺(OAm),PEABr中的Br-离子能够填补量子点表面的卤素空位,对量子点的表面进行钝化。实验结果表明,经PEABr处理之后,提升了量子点的发光强度,并且配体交换后的CsPbBr3:Ho3+量子点经连续紫外光照射后,表现出了较好的稳定性。(3)选取Ho Cl3作为Cl-离子源,使用离子交换的策略对CsPbBr3:Ho3+量子点的发射光谱进行调控,控制反应时间将量子点的发射光谱控制在440-520 nm之间。对蓝光量子点薄膜进行光热稳定测试,结果表明CsPb ClxBr3-x:Ho3+量子点薄膜的稳定性提高。
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