[发明专利]一种提高锰掺钙钛矿量子点发光热稳定性的方法

说明书

本发明提供一种提高锰掺钙钛矿量子点发光热稳定性的方法，属于材料制备技术领域。该方法先制备Mn:CsPbCl₃量子点溶液；然后将Mn:CsPbCl₃量子点溶液与PDMS溶液混合，得到混合溶液Ⅲ；将混合溶液Ⅲ滴涂于硅衬底上，形成薄膜，将薄膜置于真空装置中进行连续变温热处理和常规退火热处理，得到热处理后样品，对热处理后的样品进行发光热稳定性测试；或者，将得到的混合溶液Ⅲ与Cu:ZnInS/ZnS量子点混合滴涂在蓝光LED芯片上，制备白光LED器件，干燥后对器件进行发光热稳定性测试。本发明采用PDMS包覆后，可以明显减少因配体脱落和尺寸长大带来的发光猝灭，实现了量子点发光热稳定性的提升。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种提高锰掺钙钛矿量子点发光热稳定性的方法。

背景技术

近两年，全无机的CsPbX₃(X为卤素原子Cl，Br和I)钙钛矿量子点因其高量子产率(90％)、线宽(15-30nm)窄、吸收带隙和发射光波长可调节而迅速得到广泛关注。在太阳能电池、发光二极管、激光器、光探测器等方面潜在的应用价值，使得此类钙钛矿材料的研究成为国际研究领域的前沿之一。

通常，在传统的II-VI和III-V族半导体量子点中，过渡金属掺杂会带来许多新颖的光、电、磁学特性。其中，最为广泛是通过Mn掺杂调节半导体的光学性能，从而得到覆盖整个可见区域的发光。研究结果表明，Mn掺杂的量子点不仅能够保持原量子点光谱可调谐、发光效率高等优势，还可以有效地抑制发光的自吸收效应，同时拥有更宽的光谱可调节范围和更好的光、化学稳定性等优异性质。在掺杂Mn²⁺对发光稳定性增强的基础上，进一步提升Mn:CsPbCl₃量子点的发光稳定性将会缩短其实际应用进程。目前对于全无机钙钛矿量子点稳定性的研究主要是进行量子点表面修饰和有机介质包覆。量子点表面修饰主要采用表面Cl掺杂、X射线照射和表面介孔硅包覆等方法，但是或多或少不适用于Mn:CsPbCl₃量子点体系。而传统的PMMA和硅胶树脂等有机介质会猝灭Mn:CsPbCl₃量子点的发光。

2016年开始大量文献报道采用PDMS(聚二甲基硅氧烷)作为钙钛矿量子点材料的包覆介质，其独特的兼容性和疏水表面有助于保护掺入其中的量子点材料不受空气中水、氧、紫外线等的影响，提升量子点发光的整体性能。例如，用PDMS包覆量子点制备LED时，在PDMS层表面刻蚀出条纹结构可增加出光率，可提升量子点LED的显色性能；采用PDMS包覆的CsPbBr₃量子点白光LED的效率可高达80.77lm/W。然而，遗憾的是目前没有关于PDMS包覆对无机钙钛矿量子点发光热稳定性影响的报道。因此，通过探究PDMS包覆对无机钙钛矿量子点的光致发光和寿命的影响，可提供一种有效改善钙钛矿量子点稳定性的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高锰掺钙钛矿量子点发光热稳定性的方法，该方法通过对锰掺钙钛矿量子点进行PDMS有机介质包覆，实现其发光热稳定性的提高。

本发明提供一种提高锰掺钙钛矿量子点发光热稳定性的方法，该方法包括：

步骤一：将PbCl₂、MnCl₂以及十八烯混合，得到混合溶液Ⅰ；

步骤二：在惰性环境下，向步骤一得到的混合溶液Ⅰ中加入油胺、油酸和三辛基膦，得到混合溶液Ⅱ；

步骤三：将反应温度升至100-120℃，除去瓦斯，待混合溶液Ⅱ无气泡生成，通入保护气体，升温至170-230℃，迅速加入铯前驱体溶液，保持此温度5s-5min，然后停止加热并迅速降温，离心、沉淀后，将量子点分散于溶剂中，得到Mn:CsPbCl₃量子点溶液；

步骤四：将步骤三得到的Mn:CsPbCl₃量子点溶液与PDMS溶液混合，搅拌均匀，得到混合溶液Ⅲ；