[发明专利]一种超纯绿发光钙钛矿纳米晶的制备方法及背光显示应用

说明书

本发明公开了一种超纯绿发光钙钛矿纳米晶的制备方法及背光显示应用，所述制备方法采用两性离子配体，来制备超纯绿发光的FAPbBr₃钙钛矿纳米晶；所述两性离子配体为N,N‑二甲基‑N‑(3‑磺丙基)‑1‑十八烷铵内盐。本发明采用N,N‑二甲基‑N‑(3‑磺丙基)‑1‑十八烷铵内盐作为表面配体制备出超纯绿发光的FAPbBr₃纳米晶，此材料具有近一百的荧光量子产率和高的胶体稳定性。将其应用于背光源显示，表现出良好的应用潜力。

技术领域

本发明属于显示技术领域，涉及一种钙钛矿纳米晶材料，尤其是一种超纯绿发光钙钛矿纳米晶的制备方法及背光显示应用。

背景技术

量子点是一种重要的低维半导体材料，其三个维度上的尺寸都不大于其对应的半导体材料的激子玻尔半径的两倍，因此表现出极强的量子限域效应。与块体材料相比，它具有尺寸和光谱的可调性，从而呈现出发光效率高，发光质量好的显著优势。传统的II-VI族无机半导体量子点被认为是实现最新国际电信联盟(ITU)定义的Rec.2020标准的最佳候选绿光材料。然而，这两个因素仍然阻碍其商业化的应用：

(1)约为25～35nm；

(2)显示设备中镉浓度的使用超过电子显示设备的最大值(100ppm)。

因此，开发一种无镉的新型材料且具有较窄的半峰宽仍然是具有挑战性的一个课题。

近年来，卤化铅钙钛矿(APbX₃，其中A是金属铯(Cs⁺)、甲胺(CH₃NH₃⁺；MA⁺)和甲脒(CH(NH₂)₂⁺；FA⁺)阳离子，X是氯、溴和碘阴离子)引起了人们对背光显示器、激光、光电探测器、光伏和发光二极管的广泛应用。由于钙钛矿具有高的荧光量子产率(PLQY)和窄的半峰宽(25nm)，而且它们的成本较低，合成更简单。聚焦于研究最广的MAPbBr₃和CsPbBr₃纳米晶，它们通常都具有低于520nm的PL发射。这个发射波长远不能满足Rec.2020标准规定的超纯绿发光体的525-535nm发射波长。为此，提出了混合卤化物钙钛(MAPbBr₃I_3-X或CsPbBr₃I_3-X)纳米晶可以实现理想的发射光谱。不幸的是，这种混合卤素钙钛矿纳米晶的的PLQY趋于降低，且显著增加了工作的不稳定性。此外，在器件的持久工作下，碘离子的加入会导致其自发的相分离。

目前，已有研究表明，与MAPbBr₃和CsPbBr₃相比，带隙较小的FAPbBr₃经过精准调控后，可以达到严格的REC.2020标准。Shih报道了使用超纯绿、二维的FAPbBr₃纳米片，其具有在531nm的发射波长。曾采用离子交换介导的自组装方法合成了具有525-535nm发射波长的FAPbBr₃纳米片。此外，Brabec等人开发了一种配体辅助的共沉淀法，制备了具有533nm发射波长的FAPbBr₃纳米片。显然，上述纳米材料都是通过使用诸如(油酸和油胺)、(乙酸和辛胺)等传统配体来制备。然而，这些配体之间存在着复杂的质子化和去质子化过程，最终导致纳米晶具有差的稳定性。值得注意的是，最近的研究表明，两性离子配体包裹的CsPbBr₃纳米晶具有更好的稳定性和高浓度的制备。与传统配体相比，两性离子配体具有取代传统配体的可能性。