基于多功能苯乙基溴化铵修饰层的喷墨打印钙钛矿量子点发光二极管

钙钛矿量子点(PQD)的喷墨打印技术在全彩显示应用中具有巨大潜力,但一些关键问题仍然影响其发光效率,例如不平衡的载流子注入、低质量的钙钛矿薄膜以及PQD自身的非辐射复合通道等。为解决这些问题,我们引入了界面修饰层苯乙基溴化铵(PEABr)以平衡器件的载流子传输。PEABr与钙钛矿二元溶剂(甲苯、萘)具有相似的结构,可改善PQD的印刷特性和成膜能力,并有效钝化PQD膜的Br-空位和界面缺陷。基于这一策略,成功实现了在414 cd/m^(2)亮度下,最大外量子效率(EQE)达到8.82%、电流效率(CE)达到29.15 cd/A的喷墨打印钙钛矿量子点发光二极管(PeLED),为喷墨打印技术在未来显示领域中的应用提供了有益的思路。

MAPbBr3钙钛矿量子点-分子印迹荧光传感器对葵花籽油中苯并[a]芘的检测研究

以MAPbBr3钙钛矿量子点为荧光信号单元,3-氨丙基三乙氧基硅烷为功能单体,正硅酸四乙酯为交联剂,制备具有对苯并[a]芘灵敏识别功能的MAPbBr3钙钛矿量子点-分子印迹荧光传感器,实现对苯并[a]芘高灵敏度、高选择性的识别检测。在最优条件下,其线性检测范围为10~100 ng/mL,线性相关系数为0.99396,检测限为1.6 ng/mL,检测精密度为4.8%。对葵花籽油样品中苯并[a]芘的加标检测结果显示,回收率为79.3%~107.0%,且相对标准偏差均小于5.0%。

全无机钙钛矿量子点的疏水改性及LED应用——推荐一个本科生综合化学实验

介绍一个综合化学实验——全无机钙钛矿量子点的疏水改性及LED应用。我们以三甲基氯硅烷和莫来石纤维增强SiO_(2)气凝胶的疏水性和韧性,获得疏水SiO_(2)气凝胶,随后以该疏水SiO_(2)气凝胶吸附全无机钙钛矿量子点形成CsPbX_(3)@SiO_(2)气凝胶复合材料。通过接触角、红外光谱、X射线衍射等表征手段证实SiO_(2)气凝胶的成功改性,并制作了LED器件。本实验涉及材料的合成、表征和应用,可作为化学和应用化学专业学生的综合化学实验,有助于提高学生的科学素养,激发对科学研究的兴趣。

溴基钙钛矿量子点发光二极管的制备及性能优化

为了研究量子点发光层薄膜厚度对钙钛矿量子点发光二极管(perovskite quantum dot lightemitting diodes,PeLED)电-光转换效率的影响,采用配体辅助再沉淀法(ligand assisted reprecipitation,LARP)室温合成铯铅溴(CsPbBr_(3))钙钛矿量子点,并用其制备出稳定绿光发射的PeLED.通过比较不同发光层厚度CsPbBr_(3)PeLEDs的发光效率,获得量子点发光层的最佳膜厚为43.2 nm.采用CsPbBr_(3)作为PeLED发光层时的器件外量子效率(external quantum efficiency,EQE)较低,为提高PeLED的电-光转换效率,用FASn_(0.3)Pb_(0.7)Br_(3)量子点替代CsPbBr_(3)作为发光层,并选用聚乙烯基咔唑(polyvinylcarbazole,PVK)、聚[(N,N'-(4-正丁基苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯二胺)-ALT-(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基)](poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-alt-(4,4'-(N-(4-butylphenyl)))],TFB)、聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺](poly[N,N'-bis(4-butylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzi,Poly-TPD)和聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](poly[bis(4-phenyl)(2,4,6-triMethylphenyl)aMine,PTAA])等4种不同的空穴传输层.光致发光光谱和电学性能测试结果表明,空穴传输层为TFB时,FASn_(0.3)Pb_(0.7)Br_(3)PeLED由于具有较高的空穴迁移率,EQE最高可达4.2%.实验结果证明TFB适于作为FASn_(0.3)Pb_(0.7)Br_(3)PeLED的空穴传输层材料.

室温批量合成高质量无机钙钛矿量子点及其WLED应用

为克服在大批量合成无机钙钛矿量子点(CsPbBr_(3))时出现的材料光学性能下降的问题,提出了一种改进的室温溶液工艺,通过加入HBr促进前驱体的分散溶解,同时引入路易斯酸配体部分取代油胺,实现量子点表面的缺陷态有效钝化,合成出高质量的CsPbBr_(3)量子点材料。实验测试结果表明,合成出的CsPbBr_(3)量子点荧光发射峰位于517 nm处,发射峰半高宽仅有17 nm,荧光量子效率高达95%。利用制备出的绿光CsPbBr_(3)量子点和商用红色荧光粉混合,和以Ga N为基底的蓝光芯片组装成一个白光LED器件,该器件在20 m A的工作电流下获得流明效率达48.35 lm/W的白光。这种高效白光LED展示出无机钙钛矿量子点在通用照明、背光显示和光通信等领域中具有很大的应用潜力。

无机卤化物钙钛矿量子点微球腔荧光增强自参考温度传感研究

利用稀土离子掺杂材料、有机染料以及量子点等荧光材料实现荧光温度传感在航空航天、生物医疗、食品储存等领域具有重要意义。其中,无机卤化物钙钛矿量子点(PeQDs)荧光材料由于具有量子产率高,温度依赖性强等特点,在荧光温度传感领域展现了巨大的应用前景。然而,PeQDs只有一个光致荧光(PL)峰,其强度和位置极易受到浓度和尺寸等因素的干扰,因此用单一PL峰进行温度传感的准确性较低。在本工作中,我们提出了一种微球腔阵列(MCA)耦合PeQDs薄膜(MCA/PeQDs)的新型温度传感结构,利用MCA/PeQDs结构与PeQDs薄膜具有温度依赖性的PL峰值强度比实现温度传感。该结构通过微球腔中回音壁模式(WGMs)增强的Purcell效应提高了自发辐射速率,抑制了声子辅助猝灭效应,从而实现了较好的PeQDs荧光增强。结果表明,在223~373 K范围内,当PeQDs浓度为0.1316 mg/mL、微球腔直径为(19±1)μm时,该结构的绝对灵敏度(S_(a))与相对灵敏度(S_(r))可达到0.75 K^(-1)和1.95%·K^(-1)。本工作克服了使用单个PL峰进行温度传感准确性差的缺点,为荧光材料在高性能荧光温度传感器中的应用开辟了新的途径。

硼酸化钙钛矿量子点对邻苯二酚的选择性检测

利用水乳液法制备了硼酸化钙钛矿量子点(APBA-PQDs),基于APBA-PQDs与邻苯二酚(CC)之间的硼酸盐亲和机制建立了一种高效、快速检测水相CC的新方法,解决了PQDs传感器在水相中易凝聚而猝灭且选择性不高的难题.通过透射电子显微镜(TEM)、荧光光谱、紫外-可见光谱对APBA-PQDs的形貌和光学性能进行了表征;并探究了APBA-PQDs荧光传感器对CC的检测性能和机理.研究表明,当n(PQDs:APBA)=1:1,响应时间为7min,pH值为7时,检测效果最佳,且在最优检测条件下,APBA-PQDs的相对荧光强度比值(F_(0)/F)与CC浓度具有良好的线性关系,检出限为72nmol/L.此外,APBA-PQDs具有良好的选择性和抗干扰性,能够用于实际水样中CC的快速检测,为后续钙钛矿量子点用于水相污染物检测提供了参考.

基于复合配体改性的CsPbBr_(3)钙钛矿量子点及其器件性能研究

量子点纯化工艺对铯铅溴(CsPbBr_(3))钙钛矿量子点(PQDs)光学和电学性能影响极其重要。提出一种简单可行的复合配体钝化策略,用来修饰PQDs表面缺陷。溴化胍(GuaBr)和二癸基二甲基溴化铵(DDeAB)在纯化过程中被引入共同修饰钙钛矿量子点。这种配体钝化策略能够有效地抑制空位缺陷,并提高胶体稳定性和电学性能。最终,基于复合配体改性的量子点,绿色的PeLED器件具有低的性能滚降和15786 cd/m^(2)的最大亮度。

钙钛矿量子点玻璃背光应用

随着人们生活水平和社会经济的提升,对具有优良显色性和色彩再现力的液晶显示器的需求急剧增加。然而,商业使用的传统稀土掺杂的荧光粉转光层由于发射半峰宽太宽已经无法满足宽色域显示的需求,因此迫切需要开发一种新材料以实现宽色域显示。钙钛矿量子点玻璃因其优异的光学性能与卓越的稳定性被认为是背光显示器中传统荧光粉转光层的理想替代品,在显示行业具有广泛的应用前景。本文综述了钙钛矿量子点玻璃背光结构的应用方式,并对近年来钙钛矿量子点玻璃在背光应用的研究现状与发展中所面临的挑战进行了概括,最后对其进行了展望。

离子掺杂钙钛矿量子点玻璃研究进展

近年来,全无机钙钛矿量子点因其优异的光电性能受到研究者的广泛关注,但其较差的稳定性极大地限制了其应用。利用玻璃优异的稳定性,控制钙钛矿量子点在玻璃中原位析出,使玻璃包覆在钙钛矿量子点周围,隔绝其与外界环境的接触,有效地提高了其稳定性。通过在钙钛矿量子点玻璃中掺杂特定的离子可以调控钙钛矿量子点的析晶情况和发光峰位,并可引入新的发光中心。本文根据掺杂离子的目的,综合介绍了离子掺杂钙钛矿量子点玻璃的研究进展,为近期关于离子掺杂钙钛矿量子点玻璃的研究提供了思路和参考。

高稳定介孔二氧化硅复合钙钛矿量子点薄膜的制备及光致发光性能研究

全无机钙钛矿量子点具有窄发射宽度、超高光致发光量子产率、可调谐发射波长和高色纯度等优异的光电特性。然而全无机钙钛矿量子点存在防水、光学稳定性、热稳定性差等缺点,不能被广泛应用,因此聚合物、无机基质、杂化化合物等材料逐渐被用于封装量子点,用以提高其光学稳定性。以高温固相反应法制备了在介孔二氧化硅孔隙中生长的量子点复合材料CsPbBr_(3)@m-SiO_(2),绝对量子效率~91.2%,且该材料在不利环境(温度、湿度等)依然保持了较高的光学稳定性,在湿度80%下保持30天,依然保持原来发光强度的~78.38%,经过多次高温循环(25-110℃)依然具有51%的光致发光性能。并以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基体采用旋涂方法制备具有良好光学性能的复合薄膜材料。

广色域钙钛矿量子点/荧光粉转换白光LED

报道了一种使用绿色CsPb(Br_(0.75)I_(0.25))_3无机钙钛矿量子点(PeQDs)和红色K_2SiF_6∶Mn^(4+)(KSF)荧光粉作为荧光转换材料实现广色域白光LED的方法。合成了绿色CsPb(Br_(0.75)I_(0.25))_3量子点,峰值波长为526nm,半高宽度为27nm,具有很好的单色性。采用蓝光LED芯片、红色KSF荧光粉和绿色CsPb(Br_(0.75)I_(0.25))_3PeQDs组合能够覆盖CIE1931颜色空间中很广的色域,达到NTSC标准色域的107%。利用丝网印刷和紫外固化工艺制作了PeQDs薄膜、KSF薄膜和PeQDs-KSF混合薄膜,与蓝光LED芯片组合得到了3种不同封装形式的白光LED器件。研究了不同封装形式对器件光学特性的影响,KSF薄膜在外侧的样品光效最高,为102lm/W,色温为7100K。

基于石墨烯-钙钛矿量子点场效应晶体管的光电探测器

以等离子增强化学气相沉积法制备的石墨烯作为导电沟道材料,将其与无机CsPbI_3钙钛矿量子点结合,设计并制备了石墨烯-钙钛矿量子点场效应晶体管光电探测器.研究和分析了石墨烯作为场效应晶体管的电学特性及其与钙钛矿量子点结合作为光电探测器的光电特性.结果表明,石墨烯在场效应晶体管中表现出良好的电学性质,其与钙钛矿量子点的结合对波长为400 nm的光辐射具有明显的光响应,在光强为12μW时器件光生电流最大为64μA,响应率达6.4 A·W^(-1),对应的光电导增益和探测率分别为3.7×10~4,6×10~7Jones(1 Jones=1 cm·Hz^(1/2)·W^(-1)).

微通道反应器合成高质量的无机钙钛矿量子点及其LED应用

提出一种快速、高效合成高质量无机钙钛矿量子点(Cs Pb Br3)的微通道反应器,通过调节前驱体的浓度和流速,可实现荧光光谱绿色至蓝色的转变,波长范围为515~464 nm。利用合成的绿色Cs Pb Br3量子点和红色荧光粉制备薄膜,覆盖在蓝色LED芯片表面上,在20 m A的驱动电流下获得流明效率最高可达62.93lm/W的白光。这种高效的白光LED展示出钙钛矿量子点在低成本显示、照明和光通信等应用领域中巨大的潜力。

全无机钙钛矿量子点的研究进展

近年来,在各类光电材料中,钙钛矿量子点以优异的性能脱颖而出。相对于有机-无机杂化钙钛矿量子点,全无机钙钛矿量子点(IPQDs)的稳定性更高。IPQDs因具有光吸收系数高、发射光谱窄、光致发光量子产率(PLQY)高、组成与尺寸可调、发射光谱可调以及光致发光和电致发光等特性而备受关注,是当前最具潜力的光电材料之一,广泛应用于发光二极管(LEDs)、太阳能电池、光电探测器、激光等领域。IPQDs材料尚存在许多问题,主要体现在以下几方面:(1)发光机理不够明确。仍需要大量全面而系统的研究来揭示其优异光电性能背后的内在机制。(2) CsPbCl_3的PLQY较低,需要进一步提高。(3)成分铅具有毒性。铅在IPQDs中的角色需要进一步剖析,为进一步发展无铅或少铅的钙钛矿材料奠定理论基础。(4)稳定性差。IPQDs在极性溶剂中极易分解或团聚;对光、氧气、湿度和温度的稳定性差;易发生阴离子交换。(5)量子点表面的长链绝缘配体不利于晶粒间电荷迁移。在充分钝化量子点表面的前提下,尽可能地减少配体对电荷迁移的阻碍是发展高效LEDs的有效途径。(6)为适应规模化生产,需要进一步优化制备工艺。近年来,研究者主要从亟待解决的毒性和稳定性问题展开研究,并取得了重大进展。通过使用无毒或低毒的金属(如Mn、Sn等)来全部或部分取代Pb,以及用聚合物材料来包覆IPQDs,均为解决该材料的毒性问题提供了有效方案。而通过掺杂Mn2+可提高钙钛矿晶格的形成能,从根源上改善了IPQDs的热稳定性。此外,利用有机、无机或高分子等材料包覆IPQDs,可以有效避免其与外界环境接触,进而提高该材料的稳定性。本文全面综述了近年来有关IPQDs的研究进展,包括合成方法、形貌、光学性质和表面性质。着重分析了该材料存在的稳定性和铅的毒性问题以及目前的解决方案。探讨了该材料在发光二极管、太阳能电池、光电探测器以及激光领域的应用前景。最后,总结了该材料有待解决的问题并展望了未来的发展方向。

含CsPbBr3钙钛矿量子点的硅酸盐基氟氧化物玻璃陶瓷的制备及其发光性能

采用热处理烧结方法制备了含CsPbBr3钙钛矿量子点的硅酸盐基氟氧化物玻璃陶瓷(SiO2-Al2O3-Li2O-AlF3-LiF)。通过X射线衍射分析了玻璃的自析晶现象与量子点生长之间的关系;TEM透射电镜分析了量子点的形貌特征;荧光光谱、吸收光谱和CIE色坐标等表征分析了量子点的发光特性。结果表明,最佳条件制备得到的含CsPbBr3量子点的玻璃陶瓷材料可实现512 nm强绿光发射,半峰宽22.80 nm。将该玻璃陶瓷与365 nm紫外芯片封装构建绿光发光二极管(LED),有望替代绿色荧光粉成为新型固体发光领域的关键材料。

共掺Rb^(+)和Zn^(2+)蓝光钙钛矿量子点及其发光二极管

共掺Rb^(+)、Zn^(2+)得到了(Cs_(0.8)Rb_(0.2))(Pb_(0.93)Zn_(0.07))(Br_(1.8)Cl_(1.2))蓝光钙钛矿量子点。相比未掺杂的CsPb(Br_(1.8)Cl_(1.2))量子点,Rb^(+)、Zn^(2+)与卤素离子(Br^(-)、Cl^(-))形成更加稳定的钙钛矿八面体晶型,抑制了Cl^(-)空位缺陷的形成,提高了量子点的稳定性。掺杂后的量子点溶液光致发光效率从未掺杂的5%显著提高到52%,同时辐射复合也得到了显著增强。Rb^(+)、Zn^(2+)共掺使量子点的HOMO能级上移0.31 eV,降低了从空穴传输层(HTL)到发光层(EML)的注入势垒,有利于空穴注入。基于Rb^(+)、Zn^(2+)共掺的蓝光钙钛矿量子点,设计了结构为ITO/PEDOT∶PSS/TFB/Pe⁃QDs/TPBi/LiF/Al的发光二极管器件,得到发光峰位于470 nm、半峰宽为19 nm的蓝光发射,最大外量子效率(EQE_(max))达到3.55%。

基于全无机钙钛矿量子点辐致荧光效应的同位素电池研究

辐致光伏效应同位素电池因其具有小型化、长寿命等特点,已被广泛研究。研究工作主要致力于提升同位素电池的输出性能。本研究选取全无机钙钛矿量子点作为荧光材料,利用其发射光可调的特性以匹配不同的后端光伏器件,调控优化后同位素电池的最大输出功率显著提升,可提高2.51～3.97倍。基于上述研究结果讨论了优化后端器件的适配性对于核探测和核医学成像等领域的应用价值和参考意义。

具有优异发光性能的钙钛矿量子点研究进展

在种类繁多的量子点中,基于钙钛矿结构的量子点以其优异的发光性能,如发光效率高和发光谱线窄,受到了人们极大的关注。有机-无机杂化的CH_3NH_3PbX_3(X=Cl,Br,I)和全无机的CsPbX_3(X=Cl,Br,I)是当前重点研究的钙钛矿量子点。详细介绍了近几年国内外有关CH_3NH_3PbX_3(X=Cl,Br,I)和CsPbX_3(X=Cl,Br,I)钙钛矿量子点的研究进展,着重分析了这些钙钛矿量子点的合成方法、结构特点及优异的发光性能。概述了基于以上两种钙钛矿材料的发光二极管(LED)的研究进展。最后,对钙钛矿量子点存在的不足进行了分析,认为经过不断地完善,钙钛矿量子点有可能成为下一代光电器件的核心材料。

CsPbX_(3)(X=Cl,Br,I)钙钛矿量子点的制备与表征综合实验教学设计

金属卤化物钙钛矿材料由于具有优异的光电性能,近几年已成为光电材料领域的研究热点。该文围绕CsPbX_(3)(X=Cl,Br,I)钙钛矿量子点的制备及性能表征,设计了一个综合性本科教学实验。该实验在室温空气氛围中合成无机钙钛矿量子点,采用阴离子交换方式调节量子点的发光颜色,利用荧光光谱仪、X射线衍射仪和透射电子显微镜对量子点的发光性能、结构和形貌进行表征。结果表明,所制备的钙钛矿量子点结晶性能良好、形貌大小分布均匀,且具有较好的发光性能,在紫外光激发下,CsPbBr_(x)I_(3–x)、CsPbBr_(3)和CsPbBr_(x)Cl_(3–x)量子点的发光颜色在可见光范围内连续可调。该实验将科研热点引入本科实验教学,实验操作简单、实验现象明显、重现性好,可以激发学生对科学研究的兴趣、培养综合实践技能、提高自主创新意识。