[发明专利]兼具圆偏振发光和上转换圆偏振发光性质的钙钛矿纳米晶材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种兼具圆偏振发光和上转换圆偏振发光性质的钙钛矿纳米晶材料及其制备方法和应用，包括八面体钙钛矿纳米晶以及位于钙钛矿纳米晶表面的手性配体。本发明提供的手性配体可以诱导钙钛矿纳米晶发生扭曲，从而产生手性排布，使钙钛矿纳米晶在激发态具有手性且具有圆偏振发光性质。

技术领域

本发明属于无机手性半导体材料技术领域，涉及一种钙钛矿纳米晶材料及其制备方法、包含其的发光层、发光二极管和应用，特别是一种兼具圆偏振发光和上转换圆偏振发光性质的钙钛矿纳米晶材料及其制备方法和应用。

背景技术

圆偏振光是旋转电矢量端点描出圆轨迹的光，是椭圆偏振光的一种特殊情形，其分为左旋或右旋的圆偏振光。由于圆偏振光的特殊性质，其在光信息的处理、显示和存储等方面具有重要的应用价值，并且对手性物质的性质表征具有重要意义。在手性物质的表征中，利用物质对左右圆偏振光的吸收不同而产生的光谱就是圆二色光谱(CD)，圆二色谱表现出了手性物质的基态的结构信息。对于一些手性发光物质，其发射出的圆偏振光左旋或右旋的强度存在差异，产生圆偏振发光(CPL)光谱，表现了物质激发态的手性信息。同时，这种具有圆偏振发光性质的物质其功能也与普通的发光物质有所区别，圆偏振发光使其拥有了数据加密、3D显示、手性识别等更加特殊的性质，具有重要意义。

钙钛矿半导体材料具有优异的光电性能、溶液加工性且廉价，容易调节光学带隙，这些优异的性质使其在太阳能电池、发光二极管、光电探测器以及激光器等领域展现出很大的应用前景。手性半导体材料由于其特有的量子限域效应而展现出独特的性质，因此在很多领域都有一些潜在的应用价值。这些潜在的应用领域有：手性识别、细胞毒素和细胞成像、不对称催化和对映体拆分、圆偏振光源以及自旋电子器件的构建。在手性半导体量子点领域，目前Milan Balaz课题组通过半胱氨酸作为手性配体诱导的CdSe量子点实现了既具有圆二色又具有圆偏振发光的性质。在手性有机-无机自组装领域，通过手性凝胶和无机量子点、钙钛矿、上转换纳米粒子共组装的形式，分别赋予了无机半导体以圆偏振发光的性质。而对于全无机的手性钙钛矿目前还未见报道，对于手性有机材料，由于存在手性位点或手性螺旋结构，往往容易表现出强的圆二色性，而无机材料具有较好的电荷传输性能以及光电性能，但其本身很难具有手性。

CN108129326A公开了一种手性钙钛矿纳米晶及其制备方法与应用，所述手性钙钛矿纳米晶为在钙钛矿纳米晶表面共价连接手性配体形成的手性化合物；该专利提供的手性钙钛矿纳米晶具有手性光学行为，但是其并不具备圆偏振发光性质，限制了其应用范围。

因此，开发一种制备方法简单并且能够实现圆偏振发光的手性钙钛矿纳米晶材料具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种兼具圆偏振发光和上转换圆偏振发光性质的钙钛矿纳米晶材料及其制备方法和应用。本发明提供的钙钛矿纳米晶材料具有圆偏振发光的性质，其可应用于具有圆偏振发光二极管的制备，进而可以实现钙钛矿优异的光电性能。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种钙钛矿纳米晶材料，包括八面体钙钛矿纳米晶以及位于钙钛矿纳米晶表面的手性配体。

本发明提供的手性配体可以诱导钙钛矿纳米晶发生扭曲，从而产生手性排布，使钙钛矿纳米晶在激发态具有手性且具有圆偏振发光性质。

在本发明中，所述手性配体与所述钙钛矿纳米晶通过氢键相连。

在本发明中，所述手性配体带有胺基。

手性配体带有的胺基可以取代部分油胺油酸，与钙钛矿表面的离子产生作用，进而诱导钙钛矿纳米晶发生扭曲。

优选地，所述手性配体选自(R)-2-氨基辛烷、(S)-2-氨基辛烷、(R)-α-苯乙胺、(S)-α-苯乙胺、(R)-1-(4-氟苯基)乙胺或(S)-1-(4-氟苯基)乙胺中的任意一种。