[发明专利]一种协同增强Mn:CsPbCl3

说明书

本发明涉及制备用于发光二极管、太阳能电池等光电子器件的掺杂半导体纳米材料技术领域，特别涉及一种协同增强Mn:CsPbCl3纳米晶紫外辐射稳定性和光学性能的方法，包括以下步骤：1)油酸铯溶液的制备；2)Sn前驱体的制备；3)将氯化锰、氯化铅和步骤2)中Sn前驱体连同十八烯、油酸、油胺和三辛基膦一起装入三颈烧瓶中其中，Sn前驱体、氯化锰、以及氯化铅中的Mn/Pb的摩尔比为1/1；Sn/Pb的摩尔比小于1/1；将步骤4)中的透明溶液升温至150～250℃，量取步骤1)中的溶液加入步骤3)的透明溶液中，搅拌，用冰浴降温，获得Sn掺杂Mn:CsPbCl3纳米晶；该方法不仅有效提高Mn:CsPbCl₃纳米晶的抗紫外辐照性能，并且提升了Mn:CsPbCl₃纳米晶的发光性能。

技术领域

本发明涉及制备用于发光二极管、太阳能电池等光电子器件的掺杂半导体纳米材料技术领域，特别涉及一种协同增强Mn:CsPbCl₃纳米晶紫外辐射稳定性和光学性能的方法。

技术背景

全无机钙钛矿纳米晶体以其优异的光学性能和较高的电荷迁移率，广泛应用在太阳能电池、发光二极管和激光器等领域。在2016年，Klimov研究组和Dong Hee Son研究组几乎同时报道了一种新型纳米荧光粉，即Mn²⁺掺杂CsPbCl₃(Mn:CsPbCl₃)纳米晶，表现出明亮的橙红色Mn²⁺发射。相比于CsPbCl₃纳米晶，这种新型的Mn:CsPbCl₃纳米晶具有更大的斯托克斯位移可以避免纳米晶发光自吸收，同时表现出更优异的结构稳定性，使得Mn:CsPbCl₃纳米晶成为近3年学术界研究的热点之一。其中将Mn:CsPbCl₃纳米晶应用于白光照明器件(WLEDs)的研究最为热门。例如Ye等人(ACS Appl.Mater.Interfaces,2018,10,24656-24664) 以Mn:CsPbCl₃纳米晶为光转换材料，将其涂覆于365nm的GaN蓝光芯片上，得到显色指数为81的WLED。Chen等人(Nanotechnology,2018,30,075704)通过调节激子和Mn²⁺在 Mn:CsPbCl₃纳米晶中的发射情况，制备了发光流明效率高达55.9lm/w的WLED。然而，研究发现，在紫外光照射下，Mn:CsPbCl₃纳米晶的表面配体会脱落，这将增加其表面缺陷。紫外光诱导的结构变化导致纳米晶中缺陷/陷阱态的形成，严重降低了Mn:CsPbCl₃纳米晶及其相关器件的光电性能。因此，有必要提高Mn:CsPbCl₃纳米晶体的抗紫外辐射能力，以促进其实际应用。

目前，提高Mn:CsPbCl₃紫外辐照稳定性的方法一般是在纳米晶表面改性。例如，Li等人 (J.Phys.Chem.C,2019,123,14849-14857)在Mn:CsPbCl₃纳米晶表面包覆Cs₄PbCl₆壳层，显著提高了其抗紫外辐照能力。Tang等人(Small,2019,15,1900484)在Mn:CsPbCl₃纳米晶表面包覆SiO₂，得到了稳定性高的Mn:CsPbCl₃/SiO₂纳米晶。上述研究中，采用对纳米晶表面包覆进行改性的方法虽然有效提高了Mn:CsPbCl₃紫外辐照稳定性，但仍然存在一定的不足：1、需要在制备得到Mn:CsPbCl₃纳米晶之后进行纳米晶表面包覆工艺，也就是说需要增加了包覆工艺步骤，使得制备方法复杂，有待于简化工艺；2、包覆材料需要达到厚度薄并且包覆均匀才能得到较好的紫外辐照稳定性，因此对包覆工艺要求很高，难以加工；3、需要正视的是，由于钙钛矿离子型的属性，在其纳米晶表面包覆一层均匀的壳层，又不降低纳米晶的发光性能，具有较大的挑战。