基于钙钛矿量子点玻璃的荧光玻璃薄膜的制备和性能研究

作     者：张欢欢 

作者单位：上海应用技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵国营

授予年度：2023年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

主      题：钙钛矿量子点玻璃 碲酸盐玻璃 白光LED 荧光玻璃薄膜(QiG@glass) 

摘      要：全无机钙钛矿(Cs Pb X)纳米晶体因其出色的光电特性正受到广泛的研究。然而,其固有的不稳定性和毒性问题限制了其在光电子器件领域的应用,同时这也成为了制约其发展的瓶颈。传统的热注入法合成需要高温反应和惰性气体保护,操作过程相对复杂。目前,已有多种制备方法可以制备出高PLQY的胶体Cs Pb X纳米晶体(NCs)。然而,在纯化和应用过程中,由于各种损伤,Cs Pb X NCs很难保持较高的发光性能,导致发光性能急剧下降。目前还缺乏低成本、高效率的合成工艺来制备高发光、稳定的PNC固态材料,如粉末和薄膜。在此,本研究运用了一种简单的方法来提高Cs Pb X纳米晶体的稳定性,即在玻璃中原位生长Cs Pb X量子点,这被认为是制备超稳定PQDs@glass复合材料的一种有前途的方法。Cs Pb X@glass(X=Br,Cl/Br)复合材料具有较高的抗湿稳定性和热稳定性。而且基于Pi G的w-LED表现出比传统的基于硅树脂(Pi S)的w-LED更优越的热稳定性。大多数基于Pi S的w-LED色温在5000-7000 K之间,随着驱动电流功率的变化变化很大。Pi G较高的导热系数有利于热量的散失,从而降低了非辐射跃迁的概率,这被认为是主要原因。这也表明了Pi G薄膜在柔性光电发光和显示器件领域的潜力。本文的主要研究内容如下:1.采用传统的高温熔融淬火法制备了用硼硅酸盐包埋的Cs Pb Br@glass玻璃。值得注意的是,Cs Pb Br@glass的光致发光量子产率(PLQY)通过优化玻璃组分后达到了88.06%。硼硅酸盐玻璃基体不仅可以保护纳米晶体与周围环境的接触,还可以抑制铅离子的逸出。另外,碲酸盐玻璃具有较低的熔点,可以提高PQDs的稳定性,减少红色荧光粉在熔体中的热变质。用碲酸盐玻璃包埋Cs Pb Br@glass和红色氮化物荧光粉组成Qi G@glass薄膜,并与蓝光芯片组合构成发光二极管设备,该设备的色域显示出国家电视系统委员会(NTSC)的111.92%。其次,与玻璃陶瓷板相比,Pi G膜易于烧结,通过调节PQDs@glass和荧光粉的配比,简单地控制其颜色协调。该Pi G薄膜还具有其他优良的特性,如高导热性和可调的高折射率,可以将磷层上积累的热量扩散到硅玻璃基板上。这项工作展示了使用Qi G@glass薄膜作为白色LED和背光显示的高效颜色转换材料的潜力。2.为了补偿LED光谱中的青黄凹陷,用传统的熔融-淬火和热处理工艺成功地制备了发青色光的Cs Pb(Cl Br)@glass玻璃。通过XRD和TEM表征结果证明了Cs Pb(Cl Br)PQDs在硼硅酸盐玻璃中的生长。并从光吸收、光致发光、寿命等方面研究了Cs Pb(Cl Br)@glass玻璃的光学性能。通过玻璃中各组分调控后提升了量子产率值。同时也用碲酸盐玻璃包埋Cs Pb(Cl Br)@glass和黄色荧光粉(YAG)组成Qi G@glass薄膜被用作颜色转换材料来构建发光二极管(LED)设备。Qi G@glass薄膜转换w-LED器件显色指数高达81.6,对应色温为4356K。