[发明专利]一种有机无机杂化卤化物发光材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种有机无机杂化卤化物发光材料及其制备方法和应用，发光材料为基于季铵盐的有机无机杂化铜基卤化物，结构式为A_mCu_nX_(m+n)，其中，A为季铵盐的有机链部分，X为卤素离子Cl^‑，Cl^‑，Br^‑，I^‑中的一种或者几种阴离子的任意组合，m和n分别为1～3的整数。本发明基于季铵盐和铜基制备的有机无机杂化卤化物具有PLQY高，光谱可调谐，大气中稳定性好，环境友好等特点。

技术领域

本发明属于光电材料技术领域，具体涉及一种有机无机杂化卤化物发光材料及其制备方法和应用，尤其是一种以季铵盐作为A位离子有机无机卤化物的方法及其应用。

背景技术

有机无机杂化铅基钙钛矿(APbX₃)作为现在新兴的炙手可热的材料，其中A位离子一般由一价的无机离子Cs⁺，Rb⁺，CH₃NH₃⁺，CH₅N₂⁺等组成，X一般指卤素离子Cl^-，Br^-，I^-或这几个卤素离子不同比例的组合。由于其具有较高的载流子迁移率，较长的激子扩散长度，能带随卤素离子比例变化而具有可调性，较高的量子荧光产率，并且其光谱具有全光谱可调谐性，较窄的半高全宽，原材料成本较低等优势在发光二极管，太阳能电池以及光电探测器中具有较为广泛的应用。

早在2014年时，Richard Friend教授的研究团队在室温条件下实现了有机无机杂化钙钛矿发光的研究，虽然在当时亮度只有364cd m^-2，效率也只有0.3左右，但是这打开了钙钛矿作为新型低成本的发光材料的大门。在随后的几年时间里，钙钛矿在发光二极管中的应用突飞猛进，时至今日，在短短的六年时间里其效率就完成了OLED和QLED十几年的增长。其中，绿光和红光PeLED发展尤其迅速，现在基于钙钛矿的发光二极管的EQE均已超过20％，紧追OLED。作为组成白光三原色之一的蓝光的发展相对于绿光和红光虽然较慢，但效率也已经提高至10％左右。针对三种颜色的PeLED而言，目前都是基于铅基钙钛矿结构制备。常见的发光材料一般采用的是APbX₃(A＝Cs⁺，MA⁺，FA⁺；X＝Cl^-)，但是其PLQY却很低，CsPbCl₃的PLQY只有不到10％。而现在为了提高其PLQY的常见的办法有两种：一是通过引入Cl^-对CsPbBr₃进行带隙的调节，并将其光谱调至蓝光区。另一种方式就是在CsPbBr₃或CsPbCl_x/Br_3-x中引入有机分子，将其维度从3D降低为2D，3D/2D混合相，通过类似量子阱结构，提高其PLQY和电荷传输的能力，其效果还是显著的。在2019年，Liu Yang等人就通过引入PBABr和FABr对CsPbBr₃降维，其EQE达到9.5％(Nature Photonics 13.11(2019):760-764)。但是在实际的电致发光器件的应用中，对于氯溴混合相和3D/2D混合体系而言，在加偏压时，会容易出现相分离的现象，从而导致EL光谱并不稳定。最重要的是，对于深蓝光领域而言，符合欧洲广播联盟所定义的饱和深蓝光，即CIE坐标y0.08的材料的发展亟需突破。不仅如此，目前大部分的PeLED都是基于铅基钙钛矿，而铅是具有一定毒性的重金属，会对环境和人体有较高的伤害。因此，基于非铅结构的有机无机杂化卤化物等成为目前研究的热点。基于量子点的非铅卤化物PLQY虽然很高，但是由于存在有机长链的原因，其成膜性和电荷的传输性都比较差。因此，寻找高荧光产率的非铅材料依然是迫在眉睫。

发明内容