[发明专利]零维Cs2

说明书

本发明提出了一种零维Cssubgt;2/subgt;CuClsubgt;4/subgt;纳米晶、绿光LED及其制备方法，零维Cssubgt;2/subgt;CuClsubgt;4/subgt;纳米晶采用高温热注入法制备，将碳酸铯、油酸和十八烯混合并加热到100℃，在氮气下维持2小时，获得油酸铯前驱液；将氯化铜、十八烯、油酸和油胺混合并加热到100℃，在氮气下维持2小时，去除混合物中的水分；随后在100℃下，向混合物中快速注入油酸铯前驱液，在反应5分钟后使用冰水浴将其快速冷却，将冷却后的溶液进行离心提纯；将Cssubgt;2/subgt;CuClsubgt;4/subgt;纳米晶作为发光层，制备绿光LED。本发明制备的Cssubgt;2/subgt;CuClsubgt;4/subgt;纳米晶尺寸均匀，荧光量子产率高达90％，绿光LED在大气环境下连续稳定的工作，在8伏驱动电压下工作寿命达到9.7小时。

技术领域

本发明涉及半导体发光器件技术领域，特别是指一种零维Cs₂CuCl₄纳米晶、绿光LED及其制备方法。

背景技术

金属卤化物钙钛矿纳米晶因其高荧光量子产率、高缺陷容忍度、光谱可调谐范围广及制备工艺简单等优点，被认为是具有广阔应用前景的新一代发光材料。近年来，研究人员通过材料优化和器件结构改进使得钙钛矿纳米晶LED的外量子效率提升至20％以上，展现出极大的应用前景(X.Liu,W.Xu,S.Bai,Y.Jin,J.Wang,R.H.Friend,and F.Gao,MetalHalide Perovskites for Light-Emitting Diodes,Nat.Mater.20,10(2021))。然而，这些钙钛矿器件的发光层均含有严重危害人类健康的重金属铅，极大限制了其在发光显示领域的广阔应用。此外，铅卤化物钙钛矿纳米晶的稳定性较差，对环境中水、氧、光和热等因素非常敏感，导致器件的工作寿命短，从而严重阻碍了LED器件的商业化进程。(Q.Fan,G.V.Biesold-McGee,J.Ma,Q.Xu,S.Pan,J.Peng,and Z.Lin,Lead-Free HalidePerovskite Nanocrystals:Crystal Structures,Synthesis,Stabilities,and OpticalProperties,Angew.Chem.,Int.Ed.59,1030(2020))。因此，从应用的角度考虑，发展无毒、环境稳定的新型无铅钙钛矿LED无疑具有重要的科学意义和实用价值。

针对目前高效钙钛矿LED中普遍含有铅元素的问题，研究人员已经广泛开展使用无毒或者低毒性的金属元素替代铅来制备无铅钙钛矿纳米晶，例如CsSnX₃(X＝Cl,Br,I)、Cs₃Sb₂X₉、Cs₂AgInCl₆、Cs₃Cu₂X₅纳米晶等。这些新型的无铅钙钛矿纳米晶表现出良好的稳定性和光电特性(X.Li,X.Gao,X.Zhang,X.Shen,M.Lu,J.Wu,Z.Shi,C.Vicki,J.Hu,X.Bai,W.W.Yu,and Y.Zhang,Lead-Free Halide Perovskites for Light Emission:RecentAdvances and Perspectives,Adv.Sci.8,2003334(2021))。其中，最近报道的Cu基卤化物纳米晶因其直接带隙、高荧光量子效率、无毒和制备成本低等优点尤为值得关注，并且将其作为发光层已可成功制备出黄光和蓝光LED。