CN110144208A - 提高APbI3钙钛矿量子点效率的方法 - Google Patents

提高APbI3钙钛矿量子点效率的方法 Download PDF

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李金航
许蕾梦
韩博宁
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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

提高APbI3钙钛矿量子点效率的方法
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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