CN110144208A - 提高APbI3钙钛矿量子点效率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高APbI3钙钛矿量子点效率的方法,在APbI3量子点的二次提纯的过程中,将不同种类的有机配体加入到提纯溶剂中,通过配体交换策略钝化了表面缺陷的方法。由于二次提纯使配体数目大量缺失,该方法解决了过提纯导致的表面缺陷态增多的问题,提高了辐射复合效率,从而获得了高发光效率的QLED,纯化后的QLED的光致发光量子产率保持在90%以上,外量子效率(EQE)从1%提升到了8%左右。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高APbI3钙钛矿量子点效率的方法,属于光电半导体材料及器件领域。
背景技术
溶液处理的全无机APbX3钙钛矿量子点由于其成本较低、发光效率高、带隙可调、稳定性高等优点,被广泛应用于发光二极管、激光器等领域。但量子点(QLED)的效率仍处于较低的水平,需要进一步改进和提升。目前常用的配体钝化策略虽然能有效提高钙钛矿量子点的效率,但引入的配体会形成一层绝缘层阻止了电荷的注入,通过提纯手段虽然能减少配体含量,但过多配体的流失又会造成缺陷态的明显增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高APbI3钙钛矿量子点效率的方法,通过在二次提纯过程中对量子点进行配体交换,实现了对过提纯导致的表面缺陷态的钝化,从而获得高性能的APbI3钙钛矿QLED。
本发明可通过如下技术方案实现:
一种提高APbI3钙钛矿量子点效率的方法,包括如下步骤:
1)向APbI3量子点溶液中加入第一提纯溶剂进行第一次提纯,离心后取得第一沉淀;
2)将第一沉淀分散在第一有机溶剂中,加入第二提纯溶剂和配体,再次离心取得第二沉淀;
3)将第二沉淀再次分散在第二有机溶剂中,得到提纯后的APbI3量子点。
进一步的,步骤1)中,所述的APbI3量子点溶液由高温热注入法获得。
进一步的,步骤1)中,APbI3量子点中的A位原子为FA、MA或Cs。
进一步的,步骤1)和步骤2)中,第一提纯溶剂和第二提纯溶剂均为乙酸乙酯、乙酸丁酯、异丙醇或苯乙酸甲酯中的任意一种。
进一步的,第一提纯溶剂与APbI3量子点溶液的体积比为1:1~20:1;第一提纯溶剂与第二提纯溶剂的体积比为1:1~10:1。
进一步的,步骤2)和步骤3)中,第一有机溶剂和第二有机溶剂均为正辛烷、甲苯和正己烷中的任意一种。
进一步的,第一有机溶剂与APbI3量子点溶液体积比1:1~1:5,第一有机溶剂与第二有机溶剂的体积比为1:1~1:5。
进一步的,步骤2)中,所述的配体为油酸、DDAI、NMAI、PMAI和油胺碘中的任意一种。
进一步的,配体与第一次提纯后的APbI3量子点溶液的体积比为1:1~1:5。
与现有技术相比,本发明的优点是:
本发明实现了对过提纯导致的表面缺陷态的钝化,有效地减少了激子间的非辐射复合,使得EQE从1%提升到了8%左右,得到了高性能的APbI3钙钛矿QLED。
附图说明
图1为实施例2制备的QLEDs的EQE曲线。
图2为实施例1和实施例3制备的QLEDs的EQE曲线。
图3为实施例1和实施例4制备的QLEDs的EQE曲线。
图4为实施例1和实施例5制备的QLEDs的EQE曲线。
图5为实施例1和实施例3~5制备的量子点的PL曲线。
图6为实施例6制备的QLEDs的EQE曲线。
具体实施方式
以下通过具体实施例和附图对本发明作具体的阐述。
本发明在二次提纯中引入了油酸、十二烷基碘化铵(DDAI)、甲基萘碘化铵(NMAI)、苯甲基碘化铵(PMAI)或油胺碘等配体的方法,钝化了APbI3量子点表面缺陷,有效抑制非辐射复合,得到高性能的钙钛矿量子点,其制备而成的QLEDs具有效率高、稳定性较好等优点,在提高钙钛矿量子点性能方面提供了一种可行的思路。
本发明所述的提高APbI3钙钛矿量子点效率的方法,其步骤如下:
1)将Cs前驱体盐以0.1~0.5mol/L的浓度溶于十八烯中,并加热搅拌使其完全溶解,配成Cs前驱体溶液;
2)将PbI2与油胺、油酸和十八烯混合,惰性气氛下,于120~140℃下加热搅拌溶解得到混合溶液;
3)继续升温至150~200℃,将铯前驱体溶液快速注入到步骤2)的混合溶液中,反应10~20s后迅速冰浴至室温,得到0.01~0.3mol/lCsPbI3量子点溶液;
4)向CsPbI3量子点溶液中加入第一提纯溶剂,离心后取沉淀;
5)将步骤4)中的沉淀分散在第一有机溶剂中,再加入第二提纯溶剂,再次离心,取沉淀;
6)将步骤5)中得到的沉淀再次分散在第二有机溶剂中,得到提纯后的CsPbI3量子点。
实施例1
1)取1.5g的Cs(st )溶于1.5mL油酸和40mL的十八烯中,加热搅拌使其完全溶解,配成铯前驱体溶液;
2)将1mmol溴化铅溶解在2ml油酸(OA)和2ml油胺(OAm)和20mL十八烯混合溶液中,在室温空气中搅拌至完全溶解,得到铅前驱体,反复抽气-充氩气,循环10min,排尽氧气和水,保证反应体系为惰性气氛保护;
3)在120℃下加热搅拌,持续加热10min待反应物充分溶解后,升温至180℃;
4)取0 .55g步骤1)中的铯前驱体溶液,快速注入到混合溶液中,反应15s后迅速冰浴至室温,得到APbI3量子点原液;
5)在CsPbI3量子点原液中加入60mL异丙醇,8000r/min离心1min后取沉淀;
6)将沉淀溶解在4mL甲苯中,再加入12mL乙酸乙酯,经8000r/min离心1min后取沉淀
7)将步骤6)中沉淀溶解在4mL正辛烷中,得到纯化后的CsPbI3量子点溶液。
实施例2
采用实施例1相同工艺,检验第二次提纯过程中不同提纯溶剂对APbI3量子点的影响,其结果如图1所示。
实施例3
采用实施例1相同工艺,区别在于在实施例1的步骤6)中再加入1mL油酸,其他条件保持一致。
实施例4
采用实施例1相同工艺,区别在于在实施例1的步骤6)中再加入1mLPMAI,其他条件保持一致。
实施例5
采用实施例1相同工艺,区别在于在实施例1的步骤6)中再加入1mL油胺碘,其他条件保持一致。
实施例6
采用实施例1相同工艺,加入不同量的油胺碘,其EQE结果如图6所示。
由图1可以看出,乙酸乙酯作为第二提纯溶剂对量子点是最优的;由图2-4可以看出,在二次提纯的过程中加入配体之后,量子点的发光效率得到了提高。其中,使用油胺碘作为提纯过程中的交换配体可以获得最优性能的APbI3钙钛矿QLED,其效率达到了8%左右。从图5可知,配体的引入导致PL光谱发生了极细微的变化,但峰值仍集中在685nm左右,且加入配体之后PL强度均有明显的增强;如图6所示,加入不同量的油胺碘配体对QLEDs的EQE产生影响,当油胺碘取1ml时,器件的EQE达到最大值。
Claims (9)
1.一种提高APbI3钙钛矿量子点效率的方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)向APbI3量子点溶液中加入第一提纯溶剂进行第一次提纯,离心后取得第一沉淀;
2)将第一沉淀分散在第一有机溶剂中,加入第二提纯溶剂和配体,再次离心取得第二沉淀;
3)将第二沉淀再次分散在第二有机溶剂中,得到提纯后的APbI3量子点。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1)中,所述的APbI3量子点溶液由高温热注入法获得。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1)中,APbI3量子点中的A位原子为FA、MA或Cs。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1)和步骤2)中,第一提纯溶剂和第二提纯溶剂均为乙酸乙酯、乙酸丁酯、异丙醇或苯乙酸甲酯中的任意一种。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,第一提纯溶剂与APbI3量子点溶液的体积比为1:1~20:1;第一提纯溶剂与第二提纯溶剂的体积比为1:1~10:1。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2)和步骤3)中,第一有机溶剂和第二有机溶剂均为正辛烷、甲苯和正己烷中的任意一种。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,第一有机溶剂与APbI3量子点溶液体积比1:1~1:5,第一有机溶剂与第二有机溶剂的体积比为1:1~1:5。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2)中,所述的配体为油酸、DDAI、NMAI、PMAI和油胺碘中的任意一种。
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,配体与第一次提纯后的APbI3量子点溶液的体积比为1:1~1:5。
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