[发明专利]一种高性能、强限域纯蓝CsPbBr3

说明书

本发明公开了一种高性能、强限域纯蓝CsPbBr₃量子点及其低温制备方法与应用，制备方法包括以下步骤：(1)前驱体溶液的合成；(2)反溶剂重结晶；(3)纯化。首先通过不含除铯/铅/溴以外元素的铯源和铅源制备含有Cs⁺和[PbBr₆]⁴‑的前驱体溶液，利用前驱体溶液在极性溶剂与非极性溶剂的溶解度之差，以及利用液氮降低反溶剂的温度，抑制前驱体的成核和生长，析出晶体，得到纯蓝光发射的超小量子点。该高性能、强限域纯蓝CsPbBr₃量子点具有极强的量子限域作用和高的激子结合能，在LED器件领域中，极具应用前景。

技术领域

本发明属于钙钛矿量子点技术领域，具体涉及到一种高性能、强限域纯蓝CsPbBr₃量子点及其低温制备方法与应用。

背景技术

铅卤钙钛矿纳米晶由于具有优异的发光性能，简单的合成方法，高的发光量子产率和低的缺陷容忍度，已经成为下一代光电应用中极具潜力的材料。而利用卤素钙钛矿材料设计的钙钛矿发光二极管(PeLED)具有较高的色纯度，连续的发射谱，并且生产成本低廉，成为产业界广泛关注的下一代发光显示技术，未来在下一代固态照明和显示领域极具应用前景。

目前，红光和绿光的外量子产率已经突破20％，然而，作为三基色之一的蓝光PeLED发展较为缓慢，这严重制约了全彩色PeLED的发展。基于此，组分过程和维度工程被用来提高蓝光PeLED的性能。通过这两种方法获得的蓝光发射范围在475～490nm之间，难以满足下一代固态照明和显示应用对于纯蓝光的需求(～460nm)。针对这个问题，研究者利用混合卤素 (Br/Cl)为基础的离子交换策略来实现纯蓝发射，但是这种方法又面临着相分离和卤素离子迁移导致光谱不稳定的问题。目前，在一个维度上具有限域作用的二维CsPbBr₃PeLEDs已经被证实可以有效地提高纯蓝发射的性能。因此，可以通过进一步降低钙钛矿纳米晶的尺寸，从而获三个维度都具有强限域作用的量子点。

然而，CsPbBr₃钙钛矿纳米晶由于较低的形成能和软离子晶格的结构特点，成核生长速度极快，一般几秒就可以形成，难以获得在三个维度上具有强限域作用的纯蓝CsPbBr₃钙钛矿量子点。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能、强限域纯蓝CsPbBr₃量子点及其低温制备方法与应用，可以获得具有较大激子结合能的超小CsPbBr₃量子点，该量子点发光量子产率高达98％；发射峰位于460nm左右，属于纯蓝发射；半峰宽仅为12nm；色坐标为(0.145，0.054)，优于国家电视标准委员会(NTSC)的蓝光标准；在大气环境下可以存放60天，具有优异的光谱稳定性。

为达上述目的，本发明提供了一种高性能、强限域纯蓝CsPbBr₃量子点的低温制备方法，包括以下步骤：

(1)前驱体溶液的合成

将铯源、铅源置于同一溶剂中搅拌反应，再加入有机配体继续搅拌后，得到前驱体溶液；

(2)反溶剂重结晶

将前驱体溶液注入到低温的反溶剂溶液中，待解冻后收集混合溶液；

(3)纯化

将混合溶液离心后，取上清液加入有机溶剂并再次离心，取固体沉淀即可。

采用上述方案的有益效果是：通过反溶剂重结晶法可以将前驱体溶液在溶解度差别较大的溶剂中结晶析出，其中低温的反溶剂溶液，可以抑制前驱体溶液的成核生长速率，避免其生长为发绿光的纳米晶，最终生成纯蓝光的超小量子点。

进一步地，步骤(1)中铯源为溴化铯，所述铅源为溴化铅，溶剂为N,N- 二甲基甲酰胺，其中铯源和铅源搅拌反应后的浓度均为0.03～0.05mol/L。