[发明专利]钙钛矿量子点、其制备方法及量子点器件

说明书

本发明提供了一种钙钛矿量子点、其制备方法及量子点器件。该制备方法包括：将金属卤化物和氨水进行卤素前体制备反应，得到含卤化铵和金属氢氧化物的第一混合液；将羧酸铅和羧酸铯、第一混合液及第一有机溶剂进行配位反应，得到钙钛矿量子点。卤化铵NH₄⁺X^‑具有较好的配位能力，采用上述卤化铵作为卤素前体用于钙钛矿量子点的合成，能够提高钙钛矿量子点的荧光量子点产率。在生产钙钛矿量子点的过程中，金属氢氧化物不稳定发生分解，从而可在钙钛矿量子点上形成一层薄薄的金属氧化物，或金属氢氧化物本身在钙钛矿量子点上形成一层薄薄的氢氧化物层，这有利于大大提高量子点的稳定性，减少其表面缺陷，并提高荧光量子效率。

技术领域

本发明涉及量子点合成领域，具体而言，涉及一种钙钛矿量子点、其制备方法及量子点器件。

背景技术

近年来，由于钙钛矿量子点具有的光学与物理性质，如具有较高的光电转化效率以及较低的制备成本，在太阳能电池、量子点膜、发光二极管等领域受到了广泛的关注。到目前为止，已报道的量子点的最高光电转化效率为23.3％，这已经超过了目前市场上所广泛采用的硅太阳能电池。相比于传统的有机-无机杂化钙钛矿量子点，全无机钙钛矿量子点由于其具有较高的紫外吸收和荧光量子效率、较窄的荧光发射光谱、荧光光谱随化学合成可调、荧光寿命短等特点，近年来备受关注，在单色发光二极管上极具应用潜力。

2015年，Maksym V.Kovalenko课题组首次报道了新型全无机钙钛矿量子点铯铅卤素化合物(CsPbX₃，X为Cl、Br、I或者一定比例的卤素混合(如Cl与Br、Br与I)等)，引领了全无机钙钛矿量子点合成的发展。他们将油酸铯溶液注入至一定温度(140～200℃)下含有卤化铅、油酸以及油胺的混合溶液中，反应5秒后，立即用冰水冷却。但有上述方法制得的钙钛矿量子点的热稳定性极差。这也是目前全无机钙钛矿量子点最为经典的合成方法。

现有文献报道的全无机钙钛矿量子点中，红绿量子点的荧光量子效率一般在60～80％左右，蓝光发射钙钛矿量子点的荧光量子效率一般只有10％左右。目前荧光量子效率不高的主要原因是在合成钙钛矿量子点的过程中，铅离子是过量的，而过量的铅会形成缺陷，从而导致荧光量子效率降低。另外，目前的合成方法都是采用了脂肪胺，脂肪胺的存在不利于后续钙钛矿量子点的LED、量子点膜等的应用。因而现在的全无机钙钛矿量子点合成方案，荧光量子效率低、热稳定性差，反应过程很难控制，实验重复性差。

在此基础上，有必要研发一种新的钙钛矿量子点的制备方法，以提高钙钛矿量子点的荧光量子效率。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种钙钛矿量子点、其制备方法及量子点器件，以解决现有无机钙钛矿量子点合成方案存在荧光量子效率低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种钙钛矿量子点的制备方法，该制备方法包括：将金属卤化物和氨水进行卤素前体制备反应，得到含卤化铵和金属氢氧化物的第一混合液；将羧酸铅和羧酸铯、第一混合液及第一有机溶剂进行配位反应，得到钙钛矿量子点。

进一步地，卤素前体制备反应的反应温度为20～120℃，优选为50～100℃；配位反应的反应温度为20～120℃，优选地为50～100℃。

进一步地，羧酸铅和羧酸铯的摩尔比例为(0.2～5):1。

进一步地，羧酸铅中铅元素和卤素前体中的卤素的摩尔比例小于1:3。

进一步地，金属卤化物和氨水的摩尔比例为1:(5～100)。

进一步地，金属卤化物还包括卤化锌、卤化镉、卤化铟、卤化铜、卤化锡、卤化锰和卤化铁组成的组中的一种或多种，优选地，金属卤化物为卤化锌。

进一步地，羧酸铅选自碳链长度为8～22的羧酸铅中的一种或多种；优选地，羧酸铯选自碳链长度为8～22的羧酸铯中的一种或多种。