α-FAPbI3钙钛矿量子点及制备方法、光电器件技术

本申请属于钙钛矿材料技术领域，尤其涉及一种α

【技术实现步骤摘要】
α
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FAPbI3钙钛矿量子点及制备方法、光电器件


[0001]本申请属于钙钛矿材料
，尤其涉及一种α
‑
FAPbI3钙钛矿量子点及其制备方法，以及一种光电器件。

技术介绍

[0002]FAPbI3钙钛矿材料作为一类具有优异的光电性能、低制备成本和合适的带隙等特点的半导体荧光材料，具有良好的光电应用前景。在组成上，FAPbI3钙钛矿结构是典型的ABX3型钙钛矿结构，A位是具有大尺寸的FA
+
，B位是Pb
2+
，X位是卤素离子I
‑
。在性质上，FAPbI3钙钛矿具有高的荧光量子产率(PLQYs),高的吸光系数，可调的带隙和优越的热稳定性，是当前制备高性能钙钛矿太阳能电池的首选材料之一。在结构上，通常具有光活性的黑相(α相)和非光活性的黄相(δ相)，研究发现在室温存储时，光活性的黑相的α
‑
FAPbI3极易转变为非光活性黄相的δ
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FAPbI3，从而导致材料的降解。
[0003]目前，FAPbI3钙钛矿量子点的合成通常使用热注入法、溶液相方法低温合成和溶液相方法常温合成这三种工艺。与溶液相方法相比，热注入法操作费时且操作较为繁琐，容易反应生成δ
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FAPbI3和α
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FAPbI3的混合物，操作过程对实验环境较为敏感。溶液相方法低温合成则存在生成的FAPbI3晶体质量不高的缺点，但是溶液相方法常温合成即常温下的配体辅助再沉淀(LAPR)方法存在操作简单，耗时短，对外界环境耐受性强等优点，因而是合成FAPbI3钙钛矿量子点优先选择的合成工艺之一。
[0004]然而，目前合成的FAPbI3钙钛矿量子点多为光活性的黑相α
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FAPbI3和非光活性的黄相δ
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FAPbI3的混合物，较难合成单一组分的α
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FAPbI3钙钛矿量子点；即使合成出单一组分的α
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FAPbI3钙钛矿量子点，但是难以长期存储，具有很强的不稳定性；且合成FAPbI3钙钛矿量子点的荧光量子产率(PLQYs)较低。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种α
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FAPbI3钙钛矿量子点及其制备方法，以及一种光电器件，旨在解决现有技术难以合成单一组分的α
‑
FAPbI3钙钛矿量子点，且存储稳定性差的问题。
[0006]为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
[0007]第一方面，本申请提供一种α
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FAPbI3钙钛矿量子点的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将甲脒碘(FAI)和碘化铅(PbI2)溶解在溶剂中，得到混合溶液；
[0009]将有机羧酸油酸(OA)、有机胺油胺(OAm)和短链有机羧酸溶解在所述混合溶液中，得到前驱体溶液；所述短链有机羧酸的碳链长度为1～4；
[0010]将所述前驱体溶液添加到反溶剂中进行混合处理后，分离纯化，得到α
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FAPbI3钙钛矿量子点。
[0011]第二方面，本申请提供一种α
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FAPbI3钙钛矿量子点，所述α
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FAPbI3钙钛矿量子点的表面结合有有机羧酸油酸(OA)配体、有机胺油胺(OAm)配体和短链有机羧酸配体，所述短链
有机羧酸配体的碳链长度为1～4。
[0012]第三方面，本申请提供一种光电器件，所述光电器件的功能层中上述方法制备的α
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FAPbI3钙钛矿量子点，或者上述的α
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FAPbI3钙钛矿量子点。
[0013]本申请第一方面提供的α
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FAPbI3钙钛矿量子点的制备方法中，采用有机羧酸油酸(OA)和有机胺油胺(OAm)作为表面钝化配体，结合在量子点表面可有效钝化FAPbI3钙钛矿晶体表面的缺陷，提高量子点材料的稳定性。同时采用碳链长度为1～4的短链有机羧酸作为添加剂，可减慢FAPbI3钙钛矿量子点的成核速度，从而使反应更加可控，减少由于晶界引入的缺陷位点，并有效调节反应体系的pH，使反应更容易生成α
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FAPbI3，并达到提高α
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FAPbI3钙钛矿量子点对环境中湿度(H2O)和温度稳定性的目的。并且，短链羧酸中
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COO
‑
与FA
+
和Pb
2+
之间具有强亲和力作用，可有效增强α
‑
FAPbI3钙钛矿量子点的稳定性，降低阳离子缺陷态浓度，约束黑相α
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FAPbI3向黄相δ
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FAPbI3钙钛矿量子点结构转变，从而使反应生成高纯度和高稳定性的具有光活性的黑相的α
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FAPbI3钙钛矿量子点。若短链有机羧酸的碳链长度过长则会同时生成δ
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FAPbI3，不利于生成纯相的α
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FAPbI3钙钛矿量子点。本申请α
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FAPbI3钙钛矿量子点的制备方法，利用有机羧酸油酸(OA)和有机胺油胺(OAm)作为协同钝化配体有效减少表面缺陷浓度，同时引入短链有机羧酸来抑制晶体成核速度，抑制量子点之间的团聚，有效改善α
‑
FAPbI3钙钛矿量子点的稳定性和发光性能，使制得的α
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FAPbI3钙钛矿量子点表面形成配体保护层，从而改善其在环境中的适应能力，提高其稳定性，可长期存储。具体地，通过降低量子点的团聚或相转变对光学性能的影响，从而提高量子点材料的荧光量子产率(PLQYs)和光学稳定性。
[0014]本申请第二方面提供的α
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FAPbI3钙钛矿量子点，表面结合有有机羧酸油酸(OA)配体、有机胺油胺(OAm)配体和短链有机羧酸配体；其中，有机羧酸油酸(OA)和有机胺油胺(OAm)结合在量子点表面可有效钝化FAPbI3钙钛矿晶体表面的缺陷，提高量子点材料的稳定性。碳链长度为1～4的短链有机羧酸结合在钙钛矿量子点表面，可减少由于晶界引入的缺陷位点，降低阳离子缺陷态浓度，约束黑相α
‑
FAPbI3向黄相δ
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FAPbI3钙钛矿量子点结构转变，提高α
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FAPbI3钙钛矿量子点对环境中湿度(H2O)和温度的稳定性。从而改善其在环境中的适应能力，提高其稳定性，可长期存储。降低量子点的团聚或相转变对光学性能的影响，从而提高量子点材料的荧光量子产率(PLQYs)和光学稳定性。
[0015]本申请第三方面提供的光电器件的功能层中包含的α
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FAPbI3钙钛矿量子点，结构稳定性好，对环境中湿度(H2O)和温度的稳定性高，钙钛矿量子点材料不易团聚或发生相转变，因而光学稳定性好，荧光量子产率(PLQYs)高。从而提高了光电器件的光电性能及其光电稳定性。
附图说明
[0016]为了更清楚地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种α
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FAPbI3钙钛矿量子点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将甲脒碘和碘化铅溶解在溶剂中，得到混合溶液；将有机羧酸油酸、有机胺油胺和短链有机羧酸溶解在所述混合溶液中，得到前驱体溶液；所述短链有机羧酸的碳链长度为1～4；将所述前驱体溶液添加到反溶剂中进行混合处理后，分离纯化，得到α
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FAPbI3钙钛矿量子点。2.如权利要求1所述的α
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FAPbI3钙钛矿量子点的制备方法，其特征在于，将所述有机羧酸油酸、所述有机胺油胺和所述短链有机羧酸溶解在所述混合溶液中的步骤包括：将所述有机羧酸油酸和所述有机胺油胺依次溶解在所述混合溶液中后，添加所述短链有机羧酸进行溶解，得到所述前驱体溶液。3.如权利要求1或2所述的α
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FAPbI3钙钛矿量子点的制备方法，其特征在于，所述甲脒碘和所述碘化铅的摩尔比为(0.1～1)：1；和/或，所述有机羧酸油酸和所述碘化铅的摩尔比为(0.1～0.6)：1；和/或，所述有机胺油胺和所述碘化铅的摩尔比为(0.05～0.4)：1；和/或，所述短链有机羧酸和所述碘化铅的摩尔比为(2～15)：1。4.如权利要求3所述的α
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FAPbI3钙钛矿量子点的制备方法，其特征在于，所述前驱体溶液与所述反溶剂的体积之比为(0.01～0.1)：(4～20)。5.如权利要求1、2或4任一项所述的α
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【专利技术属性】
技术研发人员：薛冬峰，徐珂，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：