【摘要】：近年來,鉛鹵鈣鈦礦量子點由于其所具有的獨特光學(xué)及電學(xué)性能而被普遍應(yīng)用于光電二極管(LED),太陽能電池(PV),光電探測器,生物熒光標記等領(lǐng)域,成為該領(lǐng)域的研究熱點。然而,有毒的鉛元素會對人體和生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重的危害,鉛元素的存在嚴重阻礙了鉛鹵鈣鈦礦量子點的商業(yè)應(yīng)用,因而合成出對環(huán)境沒有危害的無鉛鈣鈦礦量子點是一件具有非凡意義的事情。因為鉍基化合物具有毒性低、穩(wěn)定性好的特點,在此,本文從大量可能替代鈣鈦礦量子點中鉛的元素中,選擇鉍元素作為研究對象。本文在室溫下成功合成出了(CH_3NH_3)_3Bi_2Br_9與Cs_3Bi_2Br_9鈣鈦礦量子點晶體,并對其進行了必要的表征和研究。在研究中分別使用了兩種量子點的制備方法,其中一種是配體輔助再沉淀法(LARP),而另一種是非極性溶劑室溫合成法(NPRT)。通過實驗發(fā)現(xiàn),與全無機的Cs_3Bi_2Br_9量子點相比,LARP工藝制備的有機無機雜化(CH_3NH_3)_3Bi_2Br_9量子點的性能不夠理想,表現(xiàn)出低熒光量子效率(PLQY)及無法用合適溶劑洗出的問題。在對Cs_3Bi_2Br_9量子點研究中發(fā)現(xiàn),NPRT工藝合成的全無機鈣鈦礦Cs_3Bi_2Br_9量子點相比于LARP工藝合成的Cs_3Bi_2Br_9量子點具有極大的優(yōu)越性,不僅熒光量子效率高,而且容易洗出,產(chǎn)量高。NPRT工藝合成的Cs_3Bi_2Br_9量子點在414 nm和433 nm處呈現(xiàn)藍色雙發(fā)射峰,全寬半高(FWHM)為50nm,熒光量子效率可達29.6%,在空氣中貯存3周內(nèi)穩(wěn)定性良好。此外,本文還通過向量子點分散溶液中加入不同輔助成分來提高其發(fā)光效果,最終發(fā)現(xiàn)加入油酸鉀(K-OA)溶液可以提高Cs_3Bi_2Br_9鈣鈦礦量子點的發(fā)光強度。
【圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文于載流子在材料中的注入和流動，這使得鈣鈦礦量子點非常適合制作發(fā)光二極管(LED)，如圖 1-1b 所示。距今為止，基于 CsPbBr3鈣鈦礦量子點的 LED 是被關(guān)注最多的鈣鈦礦量子點發(fā)光二極管，其中有兩個團隊研制出了外部量子效率(EQE)分別達到 6.3%[30]和 8.7%[31]的鈣鈦礦量子點 LED。前者的亮度峰值超過了 15,000cdm-2，而后者的亮度值大概 1,660cd·m 2。并且兩個團隊都強調(diào)了從過量配體中凈化鈣鈦礦量子點的重要性。紅色的 CsPbI3鈣鈦礦量子點 LED 有報道達到了 7.3%的 EQE 和波長在 688nm 的 435cd·m 2亮度峰值[32]。然而基于鈣鈦礦量子點的藍光 LED 仍然存在較多的問題有待解決，其中最好的例子是 MAPbBr1.5Cl1.5鈣鈦礦量子點 LED，但是也僅僅表現(xiàn)出了 1.18%外部量子效率，和波長在 445 nm 的 2473cd·m 2的峰值亮度。然而對于最純正的藍色的鈣鈦礦量子點 LED，CsPbCl3量子點 LED 最高的外部量子效率僅僅達到了 0.61%，而對應(yīng)的波長在 404 nm 的峰值亮度僅僅為 11 cd·m 2[32]。

子點的合成機理一直是該領(lǐng)域的研究熱點。對于量子膠體粒子的成核及生長來解釋。盡管量子點在尺寸上，但是通過對經(jīng)典的膠體粒子成核和生長理論的學(xué)習(xí)量子點的合成機理。 Dinegar 的經(jīng)典研究表明，單分散膠體的產(chǎn)生需要一現(xiàn)有核的基礎(chǔ)上緩慢控制其生長[44]，如圖 2-1 所示。分散膠體的成核制備可以簡單分成四個階段:瞬間成慢生長(Slow Growth)、奧斯特瓦爾德熟化(Ostwald 一階段，迅速加入試劑到反應(yīng)瓶中，這時，，前驅(qū)物濃，短時間內(nèi)的成核爆發(fā)可以稍微緩解過飽和現(xiàn)象。第驅(qū)體，導(dǎo)致溶液的飽和度低于成核閾值，成核結(jié)束，爾德熟化階段，小的膠體粒子會逐漸消融，而大的膠果，膠體粒子的總數(shù)下降，而膠體的平均體積數(shù)值
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O471.1;TN312.8

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