[发明专利]一种生长大尺寸零维钙钛矿发光单晶的方法

说明书

本发明提供一种生长大尺寸零维钙钛矿发光单晶的方法，该方法利用逆温度溶解度在富铯生长体系中生长大尺寸零维钙钛矿发光单晶；其中，所述带隙可调谐的大尺寸零维钙钛矿发光单晶的化学式为Cs₄PbBr_6‑mX_m，X为卤族元素，m为卤族元素的掺杂含量，选自0～6中的任意数值。该单晶发光峰半峰宽窄，发光峰位可调控在481‑536nm范围内，半高宽小于25nm，单晶尺寸大。

技术领域

本发明涉及钙钛矿发光材料制备和晶体生长领域，具体涉及一种生长大尺寸零维钙钛矿发光单晶的方法。

背景技术

当前的液晶显示技术主要采用蓝光二极管与绿光、红光、黄光等发光材料相结合的方案。为了在显示中真实地还原实物的色彩，实现较广的色域，这就要求红、绿、黄等荧光材料具有很高的色纯度，具体要求是相应的发光光谱要有尽可能窄的半高宽。实际上，除了色纯度，还有一个经常被忽略但是至关重要的要求，那就是精准的红、绿、蓝三基色发光峰位，这对于显示色彩和人眼感知的效果极为关键。

相对于红光和蓝光，人眼的感知系统对绿光颜色的细微变化更为敏感，即使是很微小的色调变化也很容易被人眼区分出来，因此绿光的色调精准程度在显示中尤为重要。为了规范如何使显示真实地还原实物的色彩，国际电信联盟(InternationalTelecommunication Union)推出了Rec.2020标准，该标准指出，绿光在CIE 1931色空间中的坐标越接近(0.170,0.797)，就越是理想的绿光。相应地，要达到Rec.2020绿光标准，荧光粉的发光光谱应满足半高宽小于25nm、峰位介于525-535nm的双重要求。因此，寻找到这种理想的绿色荧光材料，对实现新一代高清显示具有重要的意义。

近年来，有机-无机杂化的卤化物钙钛矿材料由于其出色的光电性能，在光探测器和发光方面有广泛的应用。但有机基团的存在导致钙钛矿材料不稳定，受到光激发时易分解等缺点限制其应用。为此，卤化物无机钙钛矿材料被受关注，其中研究最为广泛的两种金属卤素钙钛矿体系是甲胺基钙钛矿(CH₃NH₃PbX₃,X＝Cl,Br,I)和铯基钙钛矿(CsPbX₃)纳米晶。它们在绿光波段的光学性能最佳，在同等制备条件下相比于其他波段荧光效率最高且稳定性最好。随着合成方法的不断改进优化，这两类绿光钙钛矿纳米晶的光学品质日益提高(半高宽20nm，荧光效率可达100％)，稳定性也日益改善。但是，钙钛矿的发光却始终难以达到Rec.2020标准的精准色调。根本原因是它们的绿色荧光峰位通常总是在520nm以下，所以即使有很高的色纯度(半高宽)和亮度(量子效率)，它们也不一定是理想的显示荧光材料。

经研究发现，具有零维结构的Cs₄PbBr₆钙钛矿材料因其八面体和金属离子分别孤立的排列方式，而具有较高的激子结合能，电子空穴聚合，向外辐射能力强，引起强烈的光致发光效应，是一种优异的发光材料，可用来制作LED和激光等元器件。基于Cs₄PbBr₆钙钛矿量子点作为发光材料已经陆续有相关报道，但其PL发光中心位于520nm左右，低于Rec.2020的要求。此外，目前制备和合成Cs₄PbBr₆的方法均有较大缺点，比如成本高、污染严重、操作繁琐、产率低、耗时长等问题。

因此，提供一种绿色环保、简单可控的生长带隙可调谐、大尺寸的发光单晶方法使其能够生长具有更窄的半高宽且覆盖更广发光色域的大尺寸单晶对于高清显示以及在LED中的应用尤为急迫也具有尤为重要的意义。

发明内容