一种量子点材料及其制备方法与光电器件技术

本发明专利技术公开一种量子点材料及其制备方法与光电器件。所述量子点材料包括：金属纳米颗粒核、包覆所述金属纳米颗粒核的钙钛矿中间壳层、包覆所述钙钛矿中间壳层的外壳层。本发明专利技术通过引入金属纳米颗粒，利用金属纳米颗粒诱导局域表面等离子体共振的激元

【技术实现步骤摘要】
一种量子点材料及其制备方法与光电器件


[0001]本专利技术涉及钙钛矿材料领域，尤其涉及一种量子点材料及其制备方法与光电器件。

技术介绍

[0002]钙钛矿材料具有ABX3结构，一般为正八面体或立方体结构，其中A一般为大的阳离子(CH3NH
3+
，CH(NH2)
2+
，Cs
+
)位于晶格的顶点，B一般为小的金属阳离子(Pb
2+
，Sn
2+
)位于晶格的体心，X一般为卤素阴离子(Cl
‑
，Br
‑
，I
‑
)位于晶格的面心。这类钙钛矿材料具有强的光吸收能力，低的无辐射复合率，可调的带隙(Eg＝1.73eV)，相对较高的载流子迁移率，较长的载流子扩散长度以及溶液法制备的可加工性等优点，已经广泛地通过适当的方法制备成了量子点。通过控制晶体的尺寸、形貌研究光学特性、表面化学特性等，实现带隙在可见光范围内的调节，实现可见光范围的吸收和发射。该材料作为光吸收层能够有效地吸收太阳能，但仍存在一些问题：一方面其光谱吸收范围为280
‑
700nm的可见光区、吸收范围较短且在较长波长范围吸收的强度也明显降低；另一方面在制备形成量子点结构时量子点外表面容易产生缺陷，造成电荷在其外表面传输时容易被淬灭而降低光电性能；此外该材料本身的化学稳定较差，容易受到环境中的水氧侵蚀引起晶型的变化甚至材料的分解。
[0003]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

>[0004]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种量子点材料及其制备方法与光电器件，旨在解决现有钙钛矿材料的光电性能较低的问题。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种量子点材料，其中，包括：金属纳米颗粒核、包覆所述金属纳米颗粒核的钙钛矿中间壳层、包覆所述钙钛矿中间壳层的外壳层。
[0007]可选地，所述金属纳米颗粒核中的金属纳米颗粒选自Au、Ag、AuCu中的一种或多种。
[0008]可选地，所述外壳层的材料选自ZnS、PbSe、ZnSe和PbS中的一种或多种。
[0009]可选地，所述钙钛矿中间壳层中的钙钛矿为ABX3，其中，A为CH3NH
2+
、NH2‑
CH＝NH
+
、CH3CH2NH
2+
、CH3(CH2)2NH
2+
、CH3(CH2)3NH
2+
、C6H5(CH2)2NH
2+
以及Cs
+
中的一种或多种；B为Pb
2+
和Sn
2+
中的一种或两种；X为I
‑
、Br
‑
和Cl
‑
中的一种或多种。
[0010]可选地，所述金属纳米颗粒核的直径为1
‑
10nm。
[0011]可选地，所述钙钛矿中间壳层的厚度为1
‑
10nm。
[0012]可选地，所述外壳层的厚度为1
‑
10nm。
[0013]一种量子点材料的制备方法，其中，包括步骤：
[0014]分别提供表面结合有第一有机配体的金属纳米颗粒非极性分散液与钙钛矿极性前驱液；
[0015]将所述表面结合有第一有机配体的金属纳米颗粒非极性分散液与钙钛矿极性前驱液混合，得到混合液；
[0016]将所述混合液与含有第二有机配体的非极性溶剂混合，得到中间目标产物；
[0017]在所述中间目标产物表面包覆外壳层，得到所述量子点材料。
[0018]可选地，所述第一有机配体为非极性配体。
[0019]可选地，所述第二有机配体为非极性配体。
[0020]可选地，所述混合液为表面结合有钙钛矿的金属纳米颗粒极性分散液。
[0021]可选地，所述将所述混合液与含有第二有机配体的非极性溶剂混合的步骤，具体包括：
[0022]将所述混合液滴加至含有第二有机配体的非极性溶剂中，并搅拌处理。
[0023]可选地，所述滴加速度为1
‑
120滴/min，和/或所述搅拌速度为100
‑
3000rpm。
[0024]一种光电器件，其中，所述光电器件包括本专利技术所述的量子点材料。
[0025]可选地，所述光电器件为量子点发光二极管，所述量子点发光二极管的发光层由所述量子点材料组成。
[0026]可选地，所述光电器件为太阳能电池，所述太阳能电池的吸光层由所述量子点材料组成。
[0027]有益效果：本专利技术通过原位引入金属纳米颗粒，以所述金属纳米颗粒为核，在所述金属纳米颗粒核表面包覆钙钛矿中间壳层，利用金属纳米颗粒诱导局域表面等离子体共振的激元
‑
等离子体耦合来增强钛矿量子点的光吸收和发光强度。另外，这种原位形成的核壳结构使金属纳米颗粒与钙钛矿的界面接触更加紧密且形成了包围的趋势，减少了等离子体共振增强光作用后的光散射损失，相比于金属纳米颗粒与钙钛矿简单混合而成的材料，能更好地实现金属纳米颗粒与钙钛矿之间的等离子体共振增强作用。同时，金属纳米颗粒在500
‑
800nm有强的光谱吸收，能进一步加强核壳结构在500
‑
800nm的吸收及荧光发射，提高这一光谱范围的吸收强度及发光强度。而外壳层原位引入到钙钛矿中间壳层的外表面，能起到钝化钙钛矿的表面，减少因钙钛矿制备过程中形成的缺陷。所述外壳层在最外侧也能作为一层阻隔层，减少环境中的水氧对钙钛矿中间壳层的侵蚀，起到保护层的作用，从而提高钙钛矿的荧光寿命和水稳定性。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例提供的一种量子点材料的结构示意图。
[0029]图2为本专利技术实施例提供的一种量子点材料的制备方法的流程示意图。
[0030]图3为本专利技术实施例提供的一种量子点材料的制备方法的另一流程示意图。
具体实施方式
[0031]本专利技术提供一种量子点材料及其制备方法与光电器件，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0032]本专利技术实施例提供一种量子点材料，如图1所示，包括：金属纳米颗粒核1、包覆所述金属纳米颗粒核1的钙钛矿中间壳层2、包覆所述钙钛矿中间壳层2的外壳层3。
[0033]本实施例提供一种基于多层核壳结构的量子点材料，具体地，以具有局域表面等离子体共振作用的金属纳米颗粒为核，在金属纳米颗粒核的外层依次包覆有钙钛矿中间壳层和外壳层，形成具有多层核壳结构的量子点材料(可记为金属纳米颗粒核/钙钛矿中间壳层/外壳层)，这种多层核壳结构能够较大程度的减少能量在量子点材料中传递的损失，也能更好地促进量子点材料内部电荷的传输而减少淬灭，还能更好地发挥金属纳米颗粒局域表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子点材料，其特征在于，包括：金属纳米颗粒核、包覆所述金属纳米颗粒核的钙钛矿中间壳层、包覆所述钙钛矿中间壳层的外壳层。2.根据权利要求1所述的量子点材料，其特征在于，所述金属纳米颗粒核中的金属纳米颗粒选自Au、Ag、AuCu中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的量子点材料，其特征在于，所述外壳层的材料选自ZnS、PbSe、ZnSe和PbS中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的量子点材料，其特征在于，所述钙钛矿中间壳层中的钙钛矿为ABX3，其中，A为CH3NH
2+
、NH2‑
CH＝NH
+
、CH3CH2NH
2+
、CH3(CH2)2NH
2+
、CH3(CH2)3NH
2+
、C6H5(CH2)2NH
2+
以及Cs
+
中的一种或多种；B为Pb
2+
和Sn
2+
中的一种或两种；X为I
‑
、Br
‑
和Cl
‑
中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的量子点材料，其特征在于，所述金属纳米颗粒核的直径为1
‑
10nm，和/或所述钙钛矿中间壳层的厚度为1
‑
10nm，和/或所述外壳层的厚度为1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖学森，严怡然，敖资通，杨帆，
申请(专利权)人：TCL科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：