[发明专利]一种基于无机非铅锑基钙钛矿量子点的黄光LED及其制备方法

说明书

本发明属于半导体发光器件技术领域，具体涉及一种基于无机非铅锑基钙钛矿量子点的黄光LED及其制备方法。该制备方法包含以下步骤：(1)通过配体辅助再沉淀技术合成Cs₃Sb₂Br_4.5I_4.5钙钛矿量子点；(2)将步骤(1)中制备的Cs₃Sb₂Br_4.5I_4.5钙钛矿量子点与环氧树脂胶混合，制备环氧树脂胶和Cs₃Sb₂Br_4.5I_4.5钙钛矿量子点的混合溶液；(3)采用商用紫外LED芯片作为激发光源对Cs₃Sb₂Br_4.5I_4.5钙钛矿量子点粉进行激发，从而获得单色黄光LED。该器件制备方法简单易行、环境友好，克服了传统铅基钙钛矿材料的毒性和不稳定性；而且，Cs₃Sb₂Br_4.5I_4.5钙钛矿量子点的合成成本低，反应条件温和，生产周期短，荧光量子产率高，具有非常好的发展前景。

技术领域

本发明属于半导体发光器件技术领域，具体涉及一种基于无机非铅锑基钙钛矿量子点的黄光LED及其制备方法。

背景技术

近两年，全无机CsPbX₃(X＝Cl、Br、I)钙钛矿量子点在发光领域的潜在应用开始引起人们的广泛研究，这主要得益于该材料量子产率高、能带可调、色域范围广以及可溶液加工等优良的光学性能。然而，铅基钙钛矿材料在发光器件应用上面临着两大难题：(一)重金属铅对人体和自然环境有害，限制了其未来大规模产业化应用；(二)传统铅基钙钛矿材料具有较差的稳定性，对环境水、氧、光和热等因素非常敏感，导致器件制备需在惰性气体保护下进行，并且实际应用时对封装工艺的要求更为苛刻。因此，制备无毒、稳定、发光性能优异的非铅钙钛矿量子点是该领域亟待解决的问题，也是推进钙钛矿量子点LED不断发展的关键。

目前，存在两种方案解决此问题，一是通过其它非铅阳离子部分替代铅离子。例如，已有文献报道利用Mn²⁺部分取代Pb²⁺，在降低材料毒性的同时可以实现钙钛矿量子点稳定性的大幅提升(S.H.Zou,Y.S.Liu,J.H.Li,C.P.Liu,R.Feng,F.L.Jiang,Y.X.Li,J.Z.Song,H.B.Zeng,M.C.Hong,and X.Y.Chen,J.Am.Chem.Soc.139,11443(2017)；W.W.Chen,T.C.Shi,J.Du,Z.G.Zang,Z.Q.Yao,M.Li,K.Sun,W.Hu,Y.X.Leng,and X.S.Tang,ACS Appl.Mater.Interfaces 10,43978(2017))。然而，由于Mn²⁺和Pb²⁺的直径相差较大，所合成的量子点具有较高的缺陷密度，导致其荧光量子产率不能够和铅基钙钛矿量子点相媲美；而且，该方案的铅取代率较低，无法从根本上解决铅毒性的难题。另外一种方法即是利用非铅阳离子完全取代铅离子来解决铅毒性的问题，由于Sn²⁺和Pb²⁺相近的直径以及相同的电子结构，CsSnX₃钙钛矿量子点的研究最先引起人们的关注。但是，二价Sn²⁺在空气环境下极易氧化生成四价Sn⁴⁺，不仅引起了自掺杂，还会造成发光材料的老化(B.Yang,J.S.Chen,F.Hong,X.Mao,K.B.Zheng,S.Q.Yang,Y.J.Li,T.Pullerits,W.Q.Deng,andK.L.Han,Angew.Chem.129,12645(2017)；A.F.Wang,Y.Y.Guo,F.Muhammad,and Z.T.Deng,Chem.Mater.29,6493(2017))。更重要的是，目前CsSnX₃钙钛矿量子点的荧光量子产率依然很低，最高值仅为1.8％，远远不能满足发光器件的应用要求。