[发明专利]一种基于激光直写的卤素钙钛矿纳米晶蓝光图案化的方法

说明书

本发明公开了一种基于激光直写的卤素钙钛矿纳米晶蓝光图案化的方法。卤素钙钛矿是一种在照明、显示、通讯、传感、生物成像及探测等领域有着广泛应用前景的新型荧光纳米材料。卤素钙钛矿纳米晶由于其独特的光学性质，可以通过调节阴离子(卤素)种类与比例实现紫外‑可见‑红外光谱的大面积覆盖。本发明是一种基于激光直写的卤素钙钛矿纳米晶蓝光图案化的方法，利用聚焦激光局域光诱导局域阴离子交换。通过电动平移台程序化移动，实现蓝光荧光图案化。本发明所采用的方法与现有卤素钙钛矿图案换方法相比，实现了纳米晶蓝光图案化，荧光光谱峰位可调控的特点。且有望实现钙钛矿量子点全光谱多色打印。

技术领域

本发明涉及全无机卤素钙钛矿阴离子交换与图案化技术领域，特别是一种基于激光直写的卤素钙钛矿纳米晶蓝光图案化的方法。

背景技术

人类获取信息的70％以上来自于视觉，与视觉息息相关的显示技术成为信息技术中不可或缺的一环。随着生活水平提高和社会不断进步，人们对电视及各种显示器的清晰度度、色彩的表现力及保真度的要求日益增长。

全无机金属卤素钙钛矿材料(ABX₃，其中A＝Cs，B＝Pb、Sn等，X＝Cl、Br、I)具有光致发光效率高、发射谱线窄、荧光峰位可调并覆盖整个可见光波段、易批量合成等优点，已成为发光领域最具竞争力的明星新材料，近年来引起了全球研究热点。卤素钙钛矿可以通过调控卤素离子(Cl/Br/I)比例实现紫外、可见、红外全光谱覆盖。但是由于Cl、I前驱体溶解度小、晶体稳定性较差，直接合成卤素钙钛矿难度高。因此通过阴离子交换的方式，以高质量ABBr₃钙钛矿为基合成Cl、I参杂钙钛矿，成为一种高效的手段。中国专利[201910225363.8]提供了一种高效的钙钛矿量子点阴离子交换的方法，通过将卤化物和去离子水混合配置卤化物水溶液，在其上滴加表面活性剂作为界面层，再加入纯化后的量子点溶液，室温下静置反应，得到阴离子交换后的钙钛矿量子点溶液。该方案具有较好的环境稳定性、单分散性好、荧光效率高、单色性好；可实现荧光光谱的调节，得到宽广的颜色区域；可直接合成高效率的CsPbCl3钙钛矿量子点(＞95％)；合成的不同荧光颜色的CsPbBr_3-xCl_x(x＝0-3)钙钛矿量子点半峰宽在10-35nm。

实现LED元器件向显示器件转变的重要技术就是纳米晶阵列印刷技术。目前已有一些关于钙钛矿荧光阵列印刷技术的报道。中国专利[CN109321036A]提供了一种喷墨打印用钙钛矿墨水及其制备方法，采用一步合成法原位制备钙钛矿量子点，并同时获得了喷墨打印用钙钛矿量子点墨水，制备方法简单可行、工艺可控。避免了现有技术中的纯化过程对钙钛矿量子点稳定性和发光效率等的影响，所制备的喷墨打印用钙钛矿量子点墨水性能优越。然而，目前钙钛矿量子点图案化技术仅限于绿光，无法与阴离子交换方法集成。阴离子交换反应为自发进行，反应速率极快且不可控，交换程度依赖溶液中离子浓度，难以实现阴离子交换程度调控。目前尚未有通过激光直写实现卤素钙钛矿纳米晶蓝光图案化的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于激光直写的卤素钙钛矿纳米晶蓝光图案化的方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于激光直写的卤素钙钛矿纳米晶蓝光图案化的方法，利用激光辐照诱导卤代烷烃光解，释放出卤素离子，与卤素钙钛矿纳米晶进行阴离子交换。利用聚焦激光诱导卤素钙钛矿纳米晶薄膜局域阴离子交换，实现卤素钙钛矿纳米晶图案化。具体包括以下步骤：

步骤1、配置铯铅溴纳米晶溶液。所述的铯铅溴纳米晶溶液采用室温过饱和析晶方法合成：将CsBr、PbBr₂溶于DMF中充分搅拌溶解，加入油胺、油酸充分搅拌静置待溶液分层；取一定量获得的DMF上层清液滴加至甲苯中，离心取沉淀；将沉淀溶解于一定量的正己烷中，获得所述的铯铅溴纳米晶溶液。