[发明专利]高荧光量子效率全无机钙钛矿纳米晶制备方法及钙钛矿发光器件

说明书

本发明公开了一种高荧光量子效率全无机钙钛矿纳米晶制备方法及钙钛矿发光器件，将碱金属离子引入全无机钙钛矿CsPbBr₃的前驱液中，经高温高速搅拌后采用空气中自组装法制备成全无机钙钛矿纳米晶(CsX)₄PbBr₆，其中，X为碱金属离子。本发明制备方法及流程均简单易操作；相比于传统热注入法，产率较高且重复性良好，可以实现大批量重复性的制备；引入碱金属离子后，纳米晶荧光寿命及荧光量子产率均明显提高，有助于制备高效的光致发光器件或电致发光器件。此外，在纳米晶形成过程没有有机长链的参与，优化了传统钙钛矿纳米晶导电性不佳，载流子迁移率低下的问题，同样有利于相应电致发光器件性能的提升。

技术领域

本发明属于光电材料及发光二极管技术领域，具体涉及一种高荧光量子效率全无机钙钛矿纳米晶制备方法及钙钛矿发光器件。

背景技术

钙钛矿纳米晶材料在光致发光领域具备一系列独特优势，但其商业化应用仍面临诸多难题，比如有机钙钛矿材料的稳定性问题。它们对大气中的水氧成分极度敏感，导致在存储、制造和器件工作过程中均对周围环境有十分苛刻的要求。

自从Protesescu等人在2015年首次报导了全无机钙钛矿CsPbX₃纳米晶的合成以来，热注入法就被广泛应用于制备各类全无机钙钛矿纳米晶，并且通过改变反应温度或表面配体来获得不同形貌以及不同尺寸大小的纳米晶。然而，热注入法也有其固有缺点，包括产率较低和重复性较差等，其大规模商业化生产因而受到极大限制。因此，探索新的产率较高且重复性良好的全无机钙钛矿纳米晶的合成方法是势在必行的。

在光电器件应用上，全无机钙钛矿纳米晶功能层的载流子迁移率对最终的器件效率影响巨大。在钙钛矿纳米晶材料制备过程中，从目前报道看，均需要引入有机长链如长链的烷基胺或者烷基酸充当表面钝化配体。例如，Feng Zhang等人采用油胺和正辛胺为表面活性剂和配体制备了一系列成份可调的钙钛矿量子点，其表现出较好的光致发光性能，但是却未用其完成电致发光器件的制备。He Huang等人采用油酸和油胺制备钙钛矿量子点，并研究形成温度对这种量子点的性能的影响。但是长链烷基配体阻碍了电子的有效传输，这就使得纳米晶功能层的导电性很差，影响器件性能。Haibo Zeng课题组通过合理化的反溶剂的选择与使用研究了表面烷基链配体的减少对钙钛矿发光器件效率的影响，指出表面烷基链配体的存在对于器件性能的影响极为明显。可见，传统方法制备的全无机钙钛矿纳米晶周围包裹的有机长链严重影响其载流子迁移率，进而影响相应的电致发光器件的电子传输性能。因此，尽可能减少纳米晶制备过程中有机长链的影响对提高基于该类材料的电致发光器件的性能尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高荧光量子效率全无机钙钛矿纳米晶制备方法及钙钛矿发光器件，不需要添加有机长链，通过引入碱金属离子在空气中自组装形成(CsX)₄PbBr₆全无机钙钛矿纳米晶，其光电性能如瞬态荧光寿命以及荧光量子效率明显提高，在钙钛矿光致发光器件和电致发光器件领域具有光明的应用前景。

本发明采用以下技术方案：

高荧光量子效率全无机钙钛矿纳米晶制备方法，将碱金属离子引入全无机钙钛矿CsPbBr₃的前驱液中，经高温高速搅拌后采用空气中自组装法制备成全无机钙钛矿纳米晶(CsX)₄PbBr₆，其中，X为碱金属离子。

具体的，包括以下步骤：

S1、将溴化铅、溴化铯以及含有碱金属离子的溴盐与二甲基亚砜在容器中混合配制成反应物前驱液，经搅拌后在空气中静置至容器底部生成黄绿色沉淀；

S2、去除步骤S1容器内的上清液，下浊液加入反溶剂后进行离心处理再次去除上清液，重复两次后去除上清液得到纯净的黄绿色沉淀；