单基质暖白光无铅双钙钛矿量子点的制备与研究

作     者：王西翔 

作者单位：上海应用技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈勇;邹军;钱麒

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：无铅卤化物 钙钛矿量子点 水热法 

摘      要：卤化铅钙钛矿量子点(Lead Halide Perovskite Quantum Dots,LHP QDs)因具有窄带发射、波长可调、光致发光量子产率(Photoluminance Quantum Yield,PLQY)高等优良的光学性质而备受关注。卤化铅钙钛矿结构属于立方晶系,化学式为ABX,其中A代表一价阳离子,如甲铵(CHNH)、甲脒(CH(NH))和铯离子(Cs)。B位为铅离子(Pb)、锡离子(Sn)等二价阳离子。然而,除了上述优点外,卤化物钙钛矿的毒性也引起了人们的关注,因为体内积累的铅会对人体的神经系统、消化系统和循环系统造成严重的损害。这些风险极大地限制了卤化铅钙钛矿在光电领域的应用。同时,低稳定性也是卤化铅钙钛矿面临的一个棘手问题,其水、氧、高温敏感性使其容易讲解,导致性能急速下降。无铅卤化物钙钛矿因其化学组成无铅、热稳定性好、激子结合能高、发光效率高、毒性相对较低而引起了人们的广泛关注。其中,无铅卤化物钙钛矿AB(I)B(III)X是一种新的结构,因其中广泛存在特殊的自陷激子(Self-trapping exciton,STE)而有独特的光学性质,受到人们的广泛关注和研究。其中,掺杂的CsAg In Cl是一种性能优良的新型光电材料,具有较高的稳定性、较低的毒性、较宽的白光发射峰和较高的光致发光量子产率,是一种很有潜力的光学材料。本文探讨了利用离子掺杂对CsAg In Cl进行结构调整,以提高其荧光量子产率和稳定性,并制备了CsAgNaIn Cl:Bi和CsRbAgInBiCl粉末晶体。具体内容如下:1、为了调控CsAgInCl的发光性能,采用Na-Bi共掺杂调控CsAgInCl的结构,采用水热法合成了具有不同掺杂比例的无铅双钙钛矿CsAgNaIn Cl:Bi纳米晶,并用高分辨透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对其进行了形貌表征和结构表征。CsAgNaIn Cl:Bi纳米晶的晶格间距约为0.34 nm,表明Na掺杂对晶胞结构有一定的影响。它的宽发射峰开始于400 nm,截止于780 nm,覆盖了整个可见光区。随着Na含量的增加,光谱发射强度和PLQY提高,直到x=0.8时达到峰值。本文采用的水热法是一种高效便捷的制备方法,适用于大量制备性能优异且稳定的产品。2.进一步地,本工作使用Rb-Bi共掺杂调控CsAgInCl的结构。采用水热法合成了具有不同掺杂比例的新型无铅双钙钛矿化合物CsRbAgInBiCl,并对其结构和光学性能进行了详细的表征。CsRbAgInBiCl表现出明亮的白光发射,最大发射波长为600 nm,发射峰截止于820 nm。同时,在稳定性实验中,观察到了产物微观尺寸相关的光谱蓝移现象。3.使用适合波长的市售芯片和使用环氧树脂将所得的材料封装成LED器件。对CsAgNaInCl:Bi纳米晶来说,所得的器件能发出色温为3250 K的暖白光。CsRbAgInBiCl的LED器件也呈现出色温为3190 K覆盖全可见光的宽发射。同时,上述器件在高温高湿、冷热冲击等可靠性实验中也有优秀的表现。该封装实验进一步证实了该材料也是一种很有前景的照明材料。