[发明专利]一种CsPbX3

说明书

本发明提供一种CsPbX₃纳米晶掺杂硼锗酸盐玻璃及其制备方法与应用。该CsPbX₃纳米晶掺杂硼锗酸盐玻璃的组成以摩尔百分含量计为：Ge：13.5～18.5％，B：6.5～15.5％，Zn：0～5.3％，M：0～2.5％，Pb：0.3～2.3％，Cs：1.3～4.6％，N：2～7.9％，X：1.6～6.5％，O：53‑59％，M为Ca、Sr或Ba中的任意一种或两种以上的混合；N为Li、Na或K中的任意一种或两种以上的混合；X为Cl、Br或I中任意一种或两种以上的混合。本发明工艺简单、易操作、纳米晶尺寸可控、可以获得可见光波段的一定范围内的发光，同时玻璃基质为纳米晶提供了稳定的基底环境，使得纳米晶的热稳定性和化学稳定性都得到了明显提高，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于发光材料领域，具体涉及一种CsPbX₃纳米晶掺杂硼锗酸盐玻璃及其制备方法与应用。

背景技术

半导体纳米晶是一种准零维的半导体纳米晶颗粒。当半导体材料的晶粒尺寸逐渐减小时，大块材料的连续能带结构变成具有分子特性的分立能级结构；而半导体纳米晶内的载流子的运动状态将受到限制，受激后能产生荧光。随着纳米晶尺寸的逐渐减小，其禁带宽度逐渐增大，在光谱上表现为不同波段的吸收和荧光。

CsPbX₃(X＝Cl、Br、I)类钙钛矿型材料属于直接带隙半导体材料，其带隙能分别为CsPbCl₃：2.97eV，CsPbBr₃：2.30eV，CsPbI₃：1.73eV。CsPbCl₃纳米晶的可调控的荧光主要为紫光，CsPbBr₃纳米晶的可调控的荧光主要为绿光，CsPbI₃纳米晶的可调控的荧光主要为红光。再通过对复合型卤素的CsPbX₃(X＝Cl/Br、Br/I)纳米晶的调控就可实现整个可见光范围内的发光。CsPbX₃(X＝Cl,Br,I,Cl/Br或Br/I)纳米晶具有优异的光学性能、较窄的荧光峰半高宽和较短的荧光寿命。因此钙钛矿型CsPbX₃(X＝Cl,Br,I,Cl/Br或Br/I)纳米晶在光学材料领域具有很好的应用前景。

目前，CsPbX₃纳米晶的制备方法有很多，主要为在溶液中合成的化学法，还有熔融- 热处理法。虽然在溶液中合成的CsPbX₃纳米晶发光效率高，合成工艺简单，但是该方法合成的CsPbX₃纳米晶容易团簇沉淀，在极性溶液中容易分解，而且化学稳定性和热稳定性都非常差，容易与空气中的水和氧气发生反应，在高于室温的环境下CsPbX₃纳米晶由于进一步的长大而导致荧光效率快速降低。因此在溶液中合成的CsPbX₃纳米晶对存储条件要求高，也不利于后续的加工和器件的制备，这将大大地限制了CsPbX₃纳米晶的应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种能够提高CsPbX₃纳米晶化学稳定性、纳米晶尺寸可调、光致发光覆盖可见光波段的CsPbX₃纳米晶掺杂硼锗酸盐玻璃及其制备方法与应用。

本发明的技术方案如下：

一种CsPbX₃纳米晶掺杂硼锗酸盐玻璃，所述CsPbX₃纳米晶掺杂硼锗酸盐玻璃的组成以摩尔百分含量计为：Ge：13.5～18.5％，B：6.5～15.5％，Zn：0～5.3％，M：0～2.5％，Pb：0.3～2.3％，Cs：1.3～4.6％，N：2～7.9％，X：1.6～6.5％，O：53-59％，M为Ca、Sr或Ba中的任意一种或两种以上的混合；N为Li、Na或K中的任意一种或两种以上的混合；X为 Cl、Br或I中任意一种或两种的混合。