高效稳定的钙钛矿量子点的合成、表征及LED器件性能研究

doi:4097A22D4BB739D221E5C6B5EEB044CF

	高效稳定的钙钛矿量子点的合成、表征及LED器件性能研究
	刘哲钦
学位类型	博士
导师	刘星元
	2019-06-01
学位授予单位	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位授予地点	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
关键词	有机-无机杂化钙钛矿量子点稳定性二氧化硅包覆锰、铕离子共掺杂
摘要	近年来,钙钛矿量子点因其具有优良的光电性能引起人们关注及研究。相对于传统无机半导体量子点,钙钛矿量子点具有更宽的发射波长可调节范围、优良的光电传输性能、以及合成简单、成本低廉等优点,在光电器件中具有良好的应用前景。但钙钛矿量子点受环境影响巨大,稳定性较差,空气、水等因素均可导致钙钛矿量子点发光效率下降甚至于完全猝灭。另外,在钙钛矿中存在阴离子交换作用,有可能使其在多色发光显示等方面应用受限。本论文从钙钛矿量子点的合成路线上入手,优化合成策略,调控配体及组成,对钙钛矿量子点实现精准包覆或掺杂,从而提高钙钛矿量子点的稳定性并保持其高的荧光量子效率。论文的主要工作及创新性如下:1.优化合成策略,改变传统合成路线,使用硅烷配体辅助法在室温空气中一步制备了二氧化硅包覆的钙钛矿量子点(MAPbX_3/SiO_2),创新性提出通过将前驱体中的硅烷单独溶解于甲苯从而减少其与DMF接触导致的提前水解,提高了合成出量子点的荧光量子效率。通过控制原材料比例,量子点的发光波长从460nm到662 nm可调,其蓝光,绿光,红光效率分别为56%,95%,70%,与已报道的钙钛矿量子点最高效率相近,其表面的SiO_2可大大提高量子点的稳定性,在空气中放置72 h后二氧化硅包覆的量子点荧光量子效率仅下降6%,而相同条件下MAPbX_3量子点效率下降36%;热稳定性研究表明,在60℃下加热30 min后,其发光效率为61%,而MAPbX_3量子点经相同处理后几乎完全猝灭。同时,二氧化硅包覆的量子点对极性溶剂的抗性也有显著提高。通过包覆SiO_2可阻止阴离子交换反应,因此可混合红色、绿色量子点与聚苯乙烯(PS)形成薄膜,使其覆盖在市售GaN蓝色发光二极管上制备了白光二极管,获得CRI为85,色温6581 K的白光。2.使用配体辅助再沉淀法在室温空气中制备了铕、锰共掺杂的有机-无机杂化钙钛矿MAPbI_3量子点。通过在前驱体中额外加入MnI_2和EuI_2并调节各组分的比例,可以获得不同掺杂成分及比例的红光发射钙钛矿量子点,其荧光量子效率可达75%左右,达到红光钙钛矿量子点的较高水平(包括全无机钙钛矿量子点)。元素分析显示量子点中成功掺杂了少量的Mn~(2+)及Eu~(2+)。相较于无掺杂的钙钛矿量子点,本工作合成的Eu~(2+)及Mn~(2+)共掺杂量子点稳定性有明显的提高:无掺杂量子点MAPbI_3在空气中放置40 h内几乎猝灭,而Eu~(2+)及Mn~(2+)共掺杂量子点在空气中放置96 h后仍保持19%的荧光量子效率。我们的工作为合成高亮度而稳定的掺杂钙钛矿量子点提供了一种简单且普遍适用的方法。
页数	135
DOI	4097A22D4BB739D221E5C6B5EEB044CF
语种	中文
引用统计
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/63844
专题	中科院长春光机所知识产出
推荐引用方式 GB/T 7714	刘哲钦. 高效稳定的钙钛矿量子点的合成、表征及LED器件性能研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所),2019.

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高效稳定的钙钛矿量子点的合成表征及LED（4561KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文