衬底钝化处理对CsPbBr3 量子点薄膜发光稳定性影响

钙钛矿量子点因具有发光谱线窄、发光效率高、发光波长可调谐等优异的光学性能,在照明、显示、激光和太阳能电池等领域得到了广泛研究。然而,钙钛矿材料的稳定性问题,一直制约着其在光电器件中的应用。其中,钙钛矿材料在空气中受潮易分解的不稳定性尤为突出,这将严重影响其发光性质。为此,研究人员采用多种手段来改善钙钛矿材料的稳定性。目前,常见的方法是将一些具有疏水性的聚合物材料（例如POSS,PMMA等）引入到钙钛矿纳米晶中,或将钙钛矿纳米晶嵌入到介孔二氧化硅材料中,避免钙钛矿纳米晶暴露于空气中破坏其结构,以此来增强钙钛矿材料的发光稳定性。此外,钝化处理钙钛矿纳米晶表面,也是改善钙钛矿发光稳定性的一种常用方法。这些方法虽然在一定程度上可以改善钙钛矿的发光稳定性,但是在与有机物合成的过程中不免会引入其他有机官能团,介孔二氧化硅的引入,其处理方式相对复杂,而对钙钛矿纳米晶表面的钝化处理会破坏材料的原有结构。以上问题,都会影响钙钛矿的发光性质,不利于其在光电器件中的应用。硅（Si）具有低成本、大尺寸、高质量、导电好等优点,常被选作钙钛矿量子点光电器件的衬底材料。但是,由于Si衬底长时间暴露于空气,其表面易形成一层具有硅烷醇基团（Si-OH）的亲水性薄膜,这将对硅基钙钛矿器件的稳定性产生影响。因此,对Si表面进行钝化处理,破坏其表面Si-OH键,可以降低衬底表面的亲水性,增强疏水性,从而提高钙钛矿材料在器件中的稳定性。本研究使用氢氟酸（HF）对Si衬底表面进行钝化处理,发现钝化处理后的Si衬底表面与水的接触角由50.4°逐渐增大至87.7°,表明Si衬底表面由亲水性逐渐转变为疏水性。利用场致发射扫描电子显微镜(FE-SEM)测试发现,钝化处理后的Si衬底表面变粗糙,并且其表面上的CsPbBr₃量子点(CsPbBr₃ QDs)相对于未处理表面的分散性较好。利用光致发光(PL)光谱研究不同钝化处理时间的Si衬底表面上的CsPbBr₃ QDs薄膜的发光性质。其中,处理与未处理的Si衬底表面上CsPbBr₃QDs薄膜的PL积分强度随功率变化拟合值分别为1.12和1.203,表明其发光机制为激子发光。温度依赖性的PL光谱分析显示,随着温度的升高（10～300 K）,由于晶格热膨胀使CsPbBr₃ QDs带隙增大,发光峰位逐渐蓝移。并且,随着衬底钝化处理时间的增加,CsPbBr₃ QDs薄膜的发光热稳定性逐渐增强,最佳热稳定性可达220 K。而时间依赖性的PL光谱则进一步说明,钝化处理后的Si衬底表面CsPbBr₃QDs薄膜发光的时间稳定性逐渐增强,最高发光时间稳定性可达15 d。因此,通过简单而有效的对Si衬底表面进行钝化处理,可以有效减少了Si表面亲水基团,提高CsPbBr₃QDs薄膜的发光稳定性,为增强钙钛矿量子点在光电器件中的稳定性应用提供了新的研究思路。     

锡掺杂CsPbBr3量子点的合成及其光电性能研究

采用热注入法合成了锡掺杂CsPbBr3量子点.透射电子显微镜和X射线衍射仪(XRD)的表征结果显示,少量锡掺杂可以部分替代铅,对量子点有钝化作用,减少了量子点的表面缺陷,提高了量子点的光致发光量子效率(PLQY).当掺杂铅和锡的物质的量比为9∶1时,量子点的PLQY从未掺杂时的21.0％提高到了40.4％.随着锡掺杂量...     

基于CsPbBr3钙钛矿量子点的白光LED器件的电流稳定性研究

大多数针对CsPbBr3钙钛矿量子点的应用研究主要集中于绿光发射的LED,应用于WLED的报道较少,为此对基于CsPbBr3钙钛矿量子点的白光LED器件的电流稳定性进行研究.首先通过热注入法制备CsPbBr3钙钛矿量子点并测试其吸收光谱和发射光谱,吸收峰和发射峰分别为502 nm和512 nm.然后将CsPbBr3钙钛矿量子点与紫外光固化胶混合形成CsPbBr3钙钛矿量子点胶体,叠加红色荧光粉制作两种不同封装结构的白色发光二极管(WLED),分别为WLED Ⅰ和WLED Ⅱ.在10 mA的电流下,WLED Ⅰ的显色指数达到92.1,相关色温为4323 K,流明效率为33.04 lm/W,三个指标均高于WLEDⅡ.最后分别对WLED Ⅰ和WLED Ⅱ进行电流稳定性测试.在将驱动电流从10 mA慢慢增加到150mA以及在720 min的通电时间和15 mA的驱动电流两种条件下,分别测试两种WLED器件的性能.结果 表明,WLED Ⅰ显示出更稳定的变化趋势.     

基于CsPbBr3钙钛矿量子点的高柔性绿光发光二极管

众所周知,柔性信息显示将在未来的光电应用中发挥重要作用。然而,由于电极材料和柔性衬底的选择有限,制备高效、稳定的柔性发光二极管仍然存在巨大的挑战。以光聚合物作为柔性衬底、CsPbBr3量子点作为发光层,成功地制备了柔性钙钛矿发光二极管。为了改善电子的注入和传输,采用Ag作阴极。结果表明,高柔性的钙钛矿发光二极管的最高亮度为10325 cd/m2且具有高色纯度(FWHM=19 nm)。此外,制备的钙钛矿发光二极管具有良好的柔性和机械延展性。在大约180°的弯曲角度下反复弯曲100次后,仍然保持着良好的器件性能。该研究为未来柔性显示器的应用奠定了研究基础。     

提纯溶剂对室温合成CsPbBr3量子点性能的影响

采用室温重结晶法制备CsPbBr_3量子点,分别利用六种常用的极性溶剂对量子点粗液进行高速离心提纯,监测提纯过程中每一步骤后的光致发光光谱,并采用吸收光谱,荧光寿命、X射线衍射分析和透射电镜等表征方法系统表征了六种极性溶剂提纯得到的CsPbBr_3量子点.研究表明,通过六种极性溶剂提纯,都可以得到结晶度良好的呈立方体形态的立方相CsPbBr_3量子点;在利用六种不同极性溶剂进行提纯过程中,第二次离心得到的上清液具有最为统一的半峰宽和峰值波长;除乙酸乙酯外,第二次离心得到的上清液具有最高的量子产出;比较而言,通过正丙醇、异丙醇、正丁醇特别是异丁醇提纯得到的CsPbBr_3量子点具有较高的发光性能.     

全无机钙钛矿量子点的合成、性质及发光二极管应用进展

近年来,全无机铯铅卤素钙钛矿(CsPbX₃,X=Cl,Br,I)量子点由于其色纯度高、具有可调谐的发射波长(410～760 nm)、窄的半峰宽(12～42 nm)和较高的荧光量子产率(最高可达95%以上)以及可全溶液处理等优势而受到人们的高度关注,在显示和照明领域有着较为广阔的应用前景。本文首先介绍了近年来发展起来的全无机钙钛矿量子点的液相合成方法,如高温热注射法、一步反应法、阴离子交换法和过饱和重结晶法等;其次介绍了全无机钙钛矿量子点的形貌、尺寸和晶型调控及材料组分、反应温度和杂质离子对其发光性能的影响,进而总结了无铅全无机钙钛矿量子点的研究进展;然后介绍了全无机钙钛矿量子点在发光二极管方面的应用进展;最后概述了全无机钙钛矿量子点在未来发展中存在的挑战和机遇。     

基于声化学法合成的CsPbBr3钙钛矿微晶双光子发光特性

全无机金属卤化物钙钛矿材料的非线性光学效应对构建新型微纳光子器件具有重要意义。本文重点研究了微米尺度CsPbBr₃钙钛矿单晶颗粒的双光子发射特性,实验中基于声化学合成法制备了不同尺寸的CsPbBr₃微晶颗粒,通过对激发光能量密度、波长、偏振的调整,研究了其对双光子发光特性的影响。实验结果表明在室温下CsPbBr₃微晶即具有较强的双光子发光。波长相关的光致发光光谱表明,同一吸收带隙下,其发光峰位相对于单光子发射变化不大,且随着激发波长的增大双光子发射强度逐渐降低。此外,CsPbBr₃微晶颗粒双光子发射具有偏振依赖性行为,偏振角度在0°～360°范围内呈现四重对称性。上述CsPbBr₃微晶的双光子发光特性使其有望用于非线性集成器件。     

室温批量合成高质量无机钙钛矿量子点及其WLED应用

为克服在大批量合成无机钙钛矿量子点(Cs Pb Br₃)时出现的材料光学性能下降的问题,提出了一种改进的室温溶液工艺,通过加入HBr促进前驱体的分散溶解,同时引入路易斯酸配体部分取代油胺,实现量子点表面的缺陷态有效钝化,合成出高质量的Cs Pb Br₃量子点材料。实验测试结果表明,合成出的Cs Pb Br₃量子点荧光发射峰位于517 nm处,发射峰半高宽仅有17 nm,荧光量子效率高达95%。利用制备出的绿光Cs Pb Br₃量子点和商用红色荧光粉混合,和以Ga N为基底的蓝光芯片组装成一个白光LED器件,该器件在20 m A的工作电流下获得流明效率达48.35 lm/W的白光。这种高效白光LED展示出无机钙钛矿量子点在通用照明、背光显示和光通信等领域中具有很大的应用潜力。     

全无机钙钛矿CsPbBr3微米棒的变温荧光特性

通过化学气相沉积法(CVD)在云母基底上制备得到CsPbBr3微米棒,并使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对样品形貌和晶体结构进行表征.采用变温(10～290 K)荧光光谱研究了CsPbBr3激子发光的温度依赖特性.实验发现,在室温下CsPbBr3微米棒有两个发光峰,分别为位于2.357 eV、半宽为5...     

微通道反应器合成高质量的无机钙钛矿量子点及其LED应用

提出一种快速、高效合成高质量无机钙钛矿量子点（CsPbBr₃）的微通道反应器,通过调节前驱体的浓度和流速,可实现荧光光谱绿色至蓝色的转变,波长范围为515~464 nm。利用合成的绿色CsPbBr₃量子点和红色荧光粉制备薄膜,覆盖在蓝色LED芯片表面上,在20 mA的驱动电流下获得流明效率最高可达62.93 lm/W的白光。这种高效的白光LED展示出钙钛矿量子点在低成本显示、照明和光通信等应用领域中巨大的潜力。     

量子点、钙钛矿色转换全彩显示应用研究进展

量子点具有色纯度高、发光颜色可调和荧光量子产率高等诸多优良的光电特性,已成为一类非常重要的发光材料,在显示及照明领域都受到了广泛的关注.目前,量子点材料的显示应用主要是基于其光致发光特性,或者说色转换特性,用于提升液晶面板的显示色域、或者与蓝光主动发光器件搭配实现全彩显示.本文首先综述常规量子点(CdSe、InP)在液...     

铯铅卤化物钙钛矿量子点从玻璃中析出的诱导因素

铯铅卤化物(CsPbX3,X=Cl,Br,I)钙钛矿量子点以其优异的光电性能(如可调的发射光谱、高色纯度和量子效率等)引起了研究者们的广泛关注,但较差的水稳定性、热稳定性和光稳定性等缺点极大地限制了其在光电器件中的应用.目前,提高铯铅卤化物钙钛矿量子点稳定性的一种有效方法是将CsX和PbX2加入惰性玻璃陶瓷基质中,只要...     

Ba2+离子掺杂CsPbBr3蓝光量子点合成及其光学性能

近年来,全无机卤素钙钛矿CsPbX3(X=Cl,Br,I)因其荧光带宽窄、带隙可调、合成工艺简单以及荧光量子产率(Photoluminescence quantum yield,PLQY)高等优点而被应用于光电器件领域.但相比于PLQY接近于100％的红光与绿光CsPbX3量子点,PLQY低于10％的蓝光量子点光学性能...     

CsPbBr3/Si3N4复合材料制备及发光性能

近年来,钙钛矿量子点CsPbX3(X=Cl,Br,I)稳定性较差的问题引起了广泛关注.本文在室温下合成了稳定的CsPbBr3/Si3N4绿色荧光粉并将其应用于白光发光二极管(WLEDs).通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、激发和发射光谱(PL、PLE)等分析测试手段对CsPbBr3量...     

钙钛矿量子点:机遇与挑战

近年来,卤化物钙钛矿纳米材料因其优异的光电性能引起了国内外学者的广泛关注。本文回顾了钙钛矿量子点从材料到多功能应用发展中的多个"高光"时刻,探讨了其快速发展过程中面临的机遇与挑战,强调了该领域发展存在的瓶颈,希望以此与广大同仁进行交流,共同推进钙钛矿量子点的研究进程。     

离子掺杂钙钛矿量子点玻璃研究进展

近年来,全无机钙钛矿量子点因其优异的光电性能受到研究者的广泛关注,但其较差的稳定性极大地限制了其应用。利用玻璃优异的稳定性,控制钙钛矿量子点在玻璃中原位析出,使玻璃包覆在钙钛矿量子点周围,隔绝其与外界环境的接触,有效地提高了其稳定性。通过在钙钛矿量子点玻璃中掺杂特定的离子可以调控钙钛矿量子点的析晶情况和发光峰位,并可引入新的发光中心。本文根据掺杂离子的目的,综合介绍了离子掺杂钙钛矿量子点玻璃的研究进展,为近期关于离子掺杂钙钛矿量子点玻璃的研究提供了思路和参考。     

基于全无机钙钛矿量子点辐致荧光效应的同位素电池研究

辐致光伏效应同位素电池因其具有小型化、长寿命等特点,已被广泛研究。研究工作主要致力于提升同位素电池的输出性能。本研究选取全无机钙钛矿量子点作为荧光材料,利用其发射光可调的特性以匹配不同的后端光伏器件,调控优化后同位素电池的最大输出功率显著提升,可提高2.51～3.97倍。基于上述研究结果讨论了优化后端器件的适配性对于核探测和核医学成像等领域的应用价值和参考意义。