【摘 要】
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钙钛矿量子点发光二极管作为一类电致发光器件,表现出响应速度快、色彩纯净度高、色域宽以及色彩控制精确等优势,在未来柔性高清显示领域表现出巨大的应用前景。然而,当前常规的钙钛矿量子点合成方法中,高温热注入法对前驱体溶液要求高,且实验操作不方便。室温过饱和析出法相对简单,但合成的量子点稳定性较差。因此,需要发展一种新型的合成简单、低成本的方法来合成高性能的发光量子点。液相激光辐照技术由于操作简便、实验条
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钙钛矿量子点发光二极管作为一类电致发光器件,表现出响应速度快、色彩纯净度高、色域宽以及色彩控制精确等优势,在未来柔性高清显示领域表现出巨大的应用前景。然而,当前常规的钙钛矿量子点合成方法中,高温热注入法对前驱体溶液要求高,且实验操作不方便。室温过饱和析出法相对简单,但合成的量子点稳定性较差。因此,需要发展一种新型的合成简单、低成本的方法来合成高性能的发光量子点。液相激光辐照技术由于操作简便、实验条件温和、无需加热或保护性气体、可重复性高,即使在室温环境下,也能够得到纯度高、分散性好的产物,受到广泛关注。本论文主要研究液相激光辐照法制备铯铅溴纳米晶的可控合成及激光辐照参数对铯铅溴纳米晶的影响,研究了液相激光辐照过程中铯铅溴纳米晶的相转变,探讨了铯铅溴纳米晶的液相激光辐照合成微观过程及其形成机理,构筑了基于激光辐照获得CsPbBr3量子点的LED器件。通过激光辐照实现了铯铅溴纳米晶的制备,研究了液相激光辐照制备铯铅溴纳米晶过程中的机理。发现了由于铯铅溴钙钛矿对短于540 nm的光有吸收作用,铯铅溴粉末对不同波长的激光吸收能力不同,导致了不同波长激光辐照产物明显不同。1064 nm波长激光对铯铅溴钙钛矿材料起到高能激光轰击作用并导致其表面产生机械破碎,铯铅溴对1064 nm波长激光没有吸收作用,前驱体粉末由于机械力的作用破碎为较小的碎片。532 nm波长激光位于铯铅溴吸收带边,铯铅溴对于532 nm波长激光有较弱的吸收作用,铯铅溴对355 nm波长激光有很强的吸收作用。光子的能量通过光吸收转移到大块CsPbBr3纳米晶上,较大的CsPbBr3纳米晶散热速度慢会引起热能波动(温度升高),导致晶格破裂,在配体的控制下生长为纳米晶。发现了液相激光辐照制备铯铅溴纳米晶过程中存在相结构转变,通过激光辐照协同配体作用,实现了CsPbBr3纳米晶向Cs4Pb Br6纳米晶的可逆转变。提出了二次激光辐照,长链烷基胺能够促进CsPbBr3纳米晶向Cs4Pb Br6纳米晶的转换,表面配体在激光作用下与CsPbBr3纳米晶中Pb2+离子强烈结合,形成缺Pb环境,实现了CsPbBr3纳米晶转化为Cs4Pb Br6纳米晶。通过CsPbBr3纳米晶相转变获得了纯相Cs4Pb Br6纳米晶,其形状为规整的六方晶型,边长约为12 nm,具有尺寸均一、结晶性良好等优点。通过在Cs4Pb Br6纳米晶的甲苯溶液中添加Pb Br2,使溶液处于富Pb环境下,结合激光辐照协同作用,实现了Cs4Pb Br6纳米晶向CsPbBr3纳米晶的可逆转变。探究了激光辐照参数对CsPbBr3纳米晶尺寸和光致发光的影响,优化了CsPbBr3纳米晶的实验参数。通过液相激光辐照法获得了高质量、单分散性好、结晶性好、发光峰位在506 nm的CsPbBr3纳米晶,其尺寸约为12 nm,荧光寿命为12 ns。通过在辐照的前驱体溶液中加入Pb Cl2和Pb I2并控制其加入量,激光辐照提供额外的驱动力,加速阴离子交换速度,实现了全光谱范围内全无机卤素钙钛矿纳米晶的合成,其发光峰位范围为414 nm-646 nm。将优化后制备的CsPbBr3纳米晶作为发光层材料,构筑了钙钛矿LED器件,器件的EL发光峰位为515 nm,最大亮度为16518 cd/m~2,电流效率为15.4 cd/A,EQE为6.4%。
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