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《湖北大学》 2017年
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CdSe/CdS/ZnS和CsPbX_3量子点的制备及在LED中的应用

刘培朝  
【摘要】:半导体量子点材料具有优异的光电特性,在LED照明与显示、太阳能电池、生物医学领域有极大的应用潜力,尤其在商用LED照明与显示领域已经初步实现了应用价值。为满足量子点在照明与显示应用的需求,本文主要做了两方面的探索研究工作:一,对目前初步商用的CdSe基量子点进行高效绿色制备以及量子点二氧化硅表面修饰,并对其在白光LED(WLED)中的应用进行了研究;二,对无机钙钛矿CsPbX_3(X=Cl,Br,I)量子点进行了表面修饰改性,针对钙钛矿离子特性及其表面卤素自钝化特性提出富卤素合成体系,得到性能更加优异的无机钙钛矿量子点,并对其电致发光性能进行了相关表征。具体工作如下:(1)在液体石蜡无膦体系中,引入油胺调控CdSe量子点的粒径大小。发现油胺能够提高前驱体的活性,可在较短的生长时间内得到较大尺寸的CdSe量子点,避免了因长时间反应生长出现奥氏熟化而使得量子点粒径分布不均的现象;采用简单绿色高效的酸辅助的方法合成了CdSe/CdS/ZnS核壳结构量子点,通过酸的引入,提高壳层前驱体以及CdSe核表面的活性,使CdS、ZnS壳在较低的温度下能够顺利在核CdSe表面外延生长,得到高质量核壳结构量子点,荧光量子产率可达到80%,且荧光稳定性也得到了极大的改善;对核壳结构量子点进行二氧化硅包覆,进一步提高了荧光稳定性及与硅胶的兼容性,成功地将包覆二氧化硅的红光量子点、黄光荧光粉、硅胶封装在蓝光LED芯片中得到了显色指数Ra为90,色温为4809,光效为105 lm/W的高质量WLED器件。(2)无机钙钛矿CsPbX_3量子点具有较强的离子特性,对极性溶剂和表面活性剂较为敏感,且表面配体具有高度动态特性,极其不稳定,从而导致钙钛矿量子点在纯化以及后处理过程中荧光效率会严重下降。研究表明,钙钛矿量子点的高荧光量子产率与其表面卤素自钝化相关,由此提出了富卤素合成体系的研究途径:通过采用氧化铅与卤代铵分别作为铅源与卤源,替代铅卤比固定的卤化铅PbX_2,使得卤素与铅比例X/Pb任意可调,实现合成过程中的富卤环境,及在后续纯化处理后依旧能保持高的荧光量子产率。实验结果表明富卤素环境下合成的钙钛矿量子点在后续处理后,仍然保持较高的荧光量子产率。当CsPbBr_3量子点的Br/Pb=4/1时,纯化处理后的绝对量子效率高达75%,相对于非富卤环境Br/Pb=2/1,其制作的电致发光LED器件亮度、电流效率、外量子效率均提高三倍以上,最高分别为12090 cd m~(-2)、3.1 cd A~(-1)、1.194%。同时对于原材料卤铅比X/Pb=4/1与传统方法的X/Pb=2/1合成CsPbX_3(X/Pb=3/1)而言,卤素含量的增加有利于提高重金属Pb的利用率。
【学位授予单位】:湖北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN312.8;TB383.1

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