CsPbI3量子点、其合成方法及量子点发光器件技术

本发明专利技术公开了一种CsPbI3量子点、其合成方法及量子点发光器件。所述CsPbI3量子点的表面配体是经过配体置换形成的；表面配体包括短链氨基酸，配体交换由质子引发。所述配体交换合成方法包括：提供配体交换液，含有短链氨基酸和质子酸；形成量子点前驱液并反应生成量子点前驱体；冷却时，使配体交换液与量子点前驱液混合，完成配体交换，获得量子点。本发明专利技术提供的配体交换合成方法在不影响量子点生长的条件下进行配体交换，同时钝化量子点的表面缺陷，提高量子点的稳定性和光物理性能，并配合使用对量子点结构破坏较小的介质触发特定的短链配体交换量子点的长链原始配体，可改善量子点间的电荷传输，提高所制备的器件的效率。提高所制备的器件的效率。提高所制备的器件的效率。

【技术实现步骤摘要】
CsPbI3量子点、其合成方法及量子点发光器件


[0001]本专利技术涉及钙钛矿量子点发光二极管
，尤其涉及一种CsPbI3量子点、其合成方法及量子点发光器件。

技术介绍

[0002]金属卤化物钙钛矿量子点(PQDs，perovskite quantum dots)具有高荧光量子产率(PLQY，photoluminescence quantumyield)、连续可调的带隙、高色纯度和可溶液加工等特性被认为是发光二极管(LEDs，light
‑
emitting diodes)的下一代材料。
[0003]CsPbI3PQDs是红色LEDs的理想发光材料，但量子点(QDs，quantum dots)表面的长链有机配体(如油酸、油胺等)阻碍了QDs间的电荷传输，限制了器件的性能。为了解决该问题，QDs表面配体交换是改善QDs导电性，提升基于QDs的LEDs的效率和亮度的有效措施。
[0004]在过去的几年里，许多基于CsPbI3PQDs的原位配体替换和合成后的配体交换来改善器件性能的研究已经展开，主要包括在合成过程中进行配体交换以及在量子点合成后再进行配体交换两种主要方式。例如：合成中对于原位的配体替换主要是在前驱体溶液中用短链的有机配体替换部分长链的油酸或油胺配体来提高QDs的导电性，但合成过程中引入的短链有机配体会导致量子点生长的形状和尺寸难以控制。对于合成成后的配体交换主要是通过使用具有强螯合官能团的短链配体在极性溶剂触发下的溶液相配体交换改善QDs的导电性，而极性溶剂会对量子点的结构造成不可逆的破坏。
[0005]CsPbI3PQDs具有高度不稳定的离子结构和低相稳定性。保证CsPbI3PQDs晶体结构完整，通过短链配体交换长链配体提高基于CsPbI3PQDs的LED器件的性能，需要有效的配体交换方法。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种CsPbI3量子点、其合成方法及量子点发光器件。
[0007]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种CsPbI3量子点，所述CsPbI3量子点的表面配体是由原始配体经过配体置换形成的；
[0009]所述表面配体包括短链氨基酸，所述配体交换由质子引发。
[0010]第二方面，本专利技术还提供一种CsPbI3量子点的配体交换合成方法，其包括：
[0011]提供配体交换液，所述配体交换液中含有短链氨基酸和质子酸；
[0012]使第一前驱液和第二前驱液混合形成量子点前驱液并反应生成量子点前驱体，所述量子点前驱体表面配合有原始配体，所述第一前驱液含有由所述原始配体配合的Cs
+
，所述第二前驱液含有Pb
2+
和I
‑
；
[0013]在所述量子点前驱液冷却时，使所述配体交换液与所述量子点前驱液混合，完成配体交换，获得CsPbI3量子点。
[0014]基于上述技术方案，与现有技术相比，本专利技术的有益效果至少包括：
[0015]本专利技术所提供的配体交换合成方法在不影响CsPbI3量子点生长的条件下进行配体交换，同时钝化CsPbI3量子点的表面缺陷，提高CsPbI3量子点的稳定性和光物理性能，在合成过程中配合使用对CsPbI3量子点结构破坏较小的介质触发特定的短链配体交换CsPbI3量子点的长链原始配体，改善了CsPbI3量子点间的电荷传输，提高了所制备的LEDs的效率。
[0016]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合详细附图说明如后。
附图说明
[0017]图1a是本专利技术一典型实施案例和对比案例提供的CsPbI3量子点的紫外光照下的荧光发光照片；
[0018]图1b是本专利技术一典型对比案例提供的CsPbI3量子点的紫外光照下的荧光发光照片；
[0019]图2a是本专利技术一典型实施案例提供的CsPbI3量子点的透射电镜照片；
[0020]图2b是本专利技术一典型对比案例提供的CsPbI3量子点的透射电镜照片；
[0021]图2c是本专利技术另一典型对比案例提供的CsPbI3量子点的透射电镜照片；
[0022]图3是本专利技术一典型实施案例提供的量子点发光器件的器件结构示意图；
[0023]图4a是一典型实施案例和对比案例提供的量子点发光器件的电流密度
‑
电压
‑
亮度特性曲线图；
[0024]图4b是一典型实施案例和对比案例提供的量子点发光器件的外量子效率
‑
电流密度曲线图。
具体实施方式
[0025]现有技术中，CsPbI3PQDs具有高度不稳定的离子结构和低相稳定性，使得其对配体溶剂和配体结构具有高度敏感性。专利技术人发现，在合成过程中的配体交换中，由原始配体和替换的短链配体与量子点表面结合能差异主导的QDs生长是难以控制的；而合成以后的配体交换方式中，极性溶剂触发下的液相配体交换会产生新的表面缺陷导致QDs团聚，降低了QDs的稳定性。因此需要开发一种创新的CsPbI3PQDs的配体交换方法，提高CsPbI3PQDs稳定性和基于CsPbI3PQDs的LEDs的效率。
[0026]为了提高CsPbI3PQDs的稳定性和基于CsPbI3PQDs的LEDs的效率，需要在不影响QDs生长的条件下进行配体交换，同时钝化QDs表面缺陷，提高QDs的稳定性和光物理性能。需要使用对QDs结构破坏较小的介质触发短链配体交换QDs表面长链配体，改善QDs间的电荷传输，提高LEDs的效率。
[0027]基于此，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0028]需要说明的是，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0029]而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件或方法步骤区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件或方法步骤之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0030]本专利技术实施例的一个方面提供的一种CsPbI3量子点，所述CsPbI3量子点的表面配体是由原始配体经过配体置换形成的；所述表面配体包括短链氨基酸，所述配体交换由质子引发。
[0031]在一些实施方案中，所述原始配体包括油酸和/或油胺。
[0032]在一些实施方案中，所述CsPbI3量子点具有立方体晶体结构。
[0033]在一些实施方案中，所述CsPbI3量子点的粒径为5
‑
7nm。
[0034]在一些实施方案中，所述CsPbI3量子点的荧光量子产率可以在87％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CsPbI3量子点，其特征在于，所述CsPbI3量子点的表面配体是由原始配体经过配体置换形成的；所述表面配体包括短链氨基酸，所述配体交换由质子引发。2.根据权利要求1所述的CsPbI3量子点，其特征在于，所述原始配体包括油酸和/或油胺。3.根据权利要求1所述的CsPbI3量子点，其特征在于，所述CsPbI3量子点具有立方体晶体结构；和/或，所述CsPbI3量子点的粒径为5
‑
7nm；优选的，所述CsPbI3量子点的荧光量子产率在87％以上。4.一种CsPbI3量子点的配体交换合成方法，其特征在于，包括：提供配体交换液，所述配体交换液中含有短链氨基酸和质子酸；使第一前驱液和第二前驱液混合形成量子点前驱液并反应生成量子点前驱体，所述量子点前驱体表面配合有原始配体，所述第一前驱液含有由所述原始配体配合的Cs+，所述第二前驱液含有Pb
2+
和I
‑
；在所述量子点前驱液冷却时，使所述配体交换液与所述量子点前驱液混合，完成配体交换，获得CsPbI3量子点。5.根据权利要求4所述的配体交换合成方法，其特征在于，还包括：在配体交换后，对获得的CsPbI3量子点进行纯化处理的步骤。6.根据权利要求4所述的配体交换合成方法，其特征在于，所述短链氨基酸包括5
‑
氨基戊酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、色氨酸、组氨酸、谷氨酸、酪氨酸中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述质子酸选自HI；和/或，所述原始配体包括油酸和/或油胺；优选的，所述配体交换液中的短链氨基酸浓度为0.2
‑
0.3mmol/mL，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彦明，向超宇，钱磊，
申请(专利权)人：宁波杭州湾新材料研究院，
类型：发明
国别省市：