CN108774157A - 一种APbX3钙钛矿量子点的室温A位掺杂法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种APbX3钙钛矿量子点的室温A位掺杂法，包括以下步骤：1)、将溴化铅和有机配体溶解在甲苯中，搅拌溶解，得到铅前驱体；将碳酸铯以及醋酸甲脒、醋酸甲胺或碳酸胍溶解在长烷链有机酸中，得到掺杂的A位前驱体，所述掺杂的A位前驱体中包含掺杂A位前驱盐；2)、将步骤1)得到的掺杂的A位前驱体注入到步骤1)的铅前驱体中，充分反应，得到量子点原液；3)、将步骤2)得到的量子点原液离心提纯得到A位掺杂的APbX3钙钛矿量子点。本发明的APbX3钙钛矿量子点的室温A位掺杂法通过在CsPbX3的A位Cs基体上掺杂甲眯、甲胺或胍实现钙钛矿QLED器件性能的提升。掺杂后APbX3量子点其荧光量子产率PLQY达到90％以上，其QLED的效率(EQE)达到10以上。

Description

一种APbX3钙钛矿量子点的室温A位掺杂法
技术领域
本发明涉及一种APbX3钙钛矿量子点的室温A位掺杂法。
背景技术
卤化物钙钛矿量子点因其发光效率高、带隙可调、载流子迁移率高、成本低等优点，被认为是“理想的”LED材料，具有非常广阔的前景。但LED的效率仍处于较低的水平，需要进一步改进和提升。目前LED效率的提升策略多是在高温量子点的基础上进行表面改性、界面调控和掺杂等手段，而低温或室温条件下的量子点质量均较差，也未有有效的改善手段，难以应用于高性能发光器件。因此，温度要求低，操作简便，适用于高性能发光器件应用的CsPbBr3量子点改善工艺还亟待进一步研究。
因此，需要一种提高钙钛矿QLED的效率的方法以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题，提供一种用于提高APbX3钙钛矿QLED效率的APbX3钙钛矿量子点的室温A位掺杂法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的:
一种APbX3钙钛矿量子点的室温A位掺杂法，包括以下步骤：
1)、将溴化铅和有机配体溶解在甲苯中，搅拌溶解，得到铅前驱体；将碳酸铯以及醋酸甲脒、醋酸甲胺或碳酸胍溶解在长烷链有机酸中，得到掺杂的A位前驱体，所述掺杂的A位前驱体中包含掺杂A位前驱盐；
2)、将步骤1)得到的掺杂的A位前驱体注入到步骤1)的铅前驱体中，充分反应，得到量子点原液；
3)、将步骤2)得到的量子点原液离心提纯得到A位掺杂的APbX3钙钛矿量子点。
更进一步的，步骤1)中有机配体为四辛基溴化铵。
更进一步的，步骤1)中所述溴化铅在甲苯中的浓度为0.01～0.05mol/L，所述有机配体在甲苯中的浓度为0.02～0.1mol/L。
更进一步的，步骤2)中掺杂的A位前驱体与铅前驱体的摩尔比为(0.75-1)：1。
更进一步的，步骤1)中所述长烷链有机酸为油酸。
更进一步的，步骤1)中所述掺杂A位前驱盐在长烷链有机酸中的浓度为0.1～0.5mol/L。
更进一步的，步骤2)中反应时间为5-10分钟。
有益效果：本发明的APbX3钙钛矿量子点的室温A位掺杂法通过在CsPbX3的A位Cs基体上掺杂甲眯、甲胺或胍实现钙钛矿QLED器件性能的提升。掺杂后APbX3量子点其荧光量子产率PLQY达到90％以上，其QLED的效率(EQE)达到10以上。
附图说明
图1为实施例1制备的量子点的TEM图。
图2为实施例1、实施例2、实施例3和实施例4得到的量子点对应的PL图。
图3为实施例1、实施例2、实施例3和实施例4制备的QLED对应的EQE曲线。
图4为为实施例1、实施例5和实施例6得到的量子点对应的PL图。
图5为为实施例1、实施例5和实施例6制备的QLED对应的EQE曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种通过A位掺杂的方法提升卤化物钙钛矿QLED的性能。卤化物钙钛矿APbX3(A为有机或无机阳离子如MA、FA、Cs，X为Cl,Br,I元素)具有迁移率高、缺陷密度低、发光效率高、带隙可调等优点，是近几年发展起来的一类理想的LED材料。全无机CsPbX3因其优良的稳定性而发展广泛，但是CsPbX3材料的LED效率仍然有待提高。本发明提出一种有机配体辅助的室温A位掺杂法，在CsPbX3的A位Cs基体上掺杂FA(甲眯)、MA(甲胺)或者G(胍)实现钙钛矿QLED器件性能的提升，并调整了不同比例的掺杂对QLED器件性能的影响。掺杂后APbX3量子点其荧光量子产率(PLQY)达到90％以上，其QLED的效率(EQE)达到10以上。
本发明提出一种在室温条件下通过在A位的Cs掺杂有机基团甲脒(FA)、甲胺(MA)或胍(G)来改进CsPbBr3量子点合成质量，并进一步提升其QLED的效率，显然有助于推动钙钛矿LED的实用化进程。
实施例1
1)、将1mmol溴化铅、2.2mmol四辛基溴化铵溶解在31mL甲苯中，在室温空气中搅拌至完全溶解，得到铅前驱体；
2)、将0.3mmol碳酸铯和0.045mmol醋酸甲脒溶解在3mL油酸中，配成Cs+15％FA掺杂的A位前驱体；FA为甲脒；
3)、将Cs+15％FA前驱体注入到铅前驱体中，反应5min，得到(Cs0.75FA0.15)PbBr3量子点原液；
4)、将上述得到的量子点原液通过离心提纯，得到(Cs0.75FA0.15)PbBr3量子点。
应用：在有ITO电极的玻璃衬底上依次旋涂PEDOT:PSS、Poly-TPD和(Cs0.75FA0.15)PbBr3量子点，然后在热蒸发腔体里依次蒸发TPBi、LiF和Al电极，得到QLED器件。
实施例2
采用实施例1相同工艺，区别在于将实施例1的步骤2)中醋酸甲脒的量改为0，其他条件保持一致，得到不掺杂的CsPbBr3QDs。
实施例3
采用实施例1相同工艺，区别在于将实施例1的步骤2)中醋酸甲脒的量改为0.0225mmol，其他条件保持一致，得到FA掺杂浓度为7.5％的(Cs0.75FA0.15)PbBr3QDs。
实施例4
采用实施例1相同工艺，区别在于将实施例1的步骤2)中醋酸甲脒的量改为0.09mmol，其他条件保持一致，得到FA掺杂浓度为30％的(Cs0.75FA0.15)PbBr3QDs。
实施例5
采用实施例1相同工艺，区别在于将实施例1的步骤2)中的醋酸甲脒改为醋酸甲胺，其他条件保持一致。
实施例6
采用实施例1相同工艺，区别在于将实施例1的步骤2)中的醋酸甲脒改为碳酸胍，其他条件保持一致。
由图1可看到，这种室温量子点的尺寸在15～20nm范围内，形貌为方形，由图2和图4的光谱可以看出，不同比例的A位掺杂以及掺杂不同种类的A位基团，对于其发光光谱有细微的改变，这是由于A位掺杂对于量子点晶格产生的膨胀或者收缩造成的。我们对比了0～30％不同比例的掺杂对于QLED效率的影响，从图3可以看出，A位掺杂对于QLED的效率确实有提升作用，但掺杂浓度过高对器件也有不好的影响，最佳的掺杂比例为15％。图5的EQE曲线分别展示了FA、MA和G掺杂对于QLED效率的影响，FA掺杂表现出更优异的性能。

Claims (8)

1.一种APbX3钙钛矿量子点的室温A位掺杂法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、将溴化铅和有机配体溶解在甲苯中，搅拌溶解，得到铅前驱体；将碳酸铯以及醋酸甲脒、醋酸甲胺或碳酸胍溶解在长烷链有机酸中，得到掺杂的A位前驱体，所述掺杂的A位前驱体中包含掺杂A位前驱盐；
2)、将步骤1)得到的掺杂的A位前驱体注入到步骤1)的铅前驱体中，充分反应，得到量子点原液；
3)、将步骤2)得到的量子点原液离心提纯得到A位掺杂的APbX3钙钛矿量子点。
2.如权利要求1所述的APbX3钙钛矿量子点的室温A位掺杂法，其特征在于，步骤1)中有机配体为四辛基溴化铵。
3.如权利要求1所述的APbX3钙钛矿量子点的室温A位掺杂法，其特征在于，步骤1)中所述溴化铅在甲苯中的浓度为0.01～0.05mol/L，所述有机配体在甲苯中的浓度为0.02～0.1mol/L。
4.如权利要求1所述的APbX3钙钛矿量子点的室温A位掺杂法，其特征在于，步骤2)中掺杂的A位前驱体与铅前驱体的摩尔比为(0.75-1)：1。
5.如权利要求1所述的APbX3钙钛矿量子点的室温A位掺杂法，其特征在于，步骤1)中所述长烷链有机酸为油酸。
6.如权利要求1所述的APbX3钙钛矿量子点的室温A位掺杂法，其特征在于，步骤1)中所述掺杂A位前驱盐在长烷链有机酸中的浓度为0.1～0.5mol/L。
7.如权利要求1所述的APbX3钙钛矿量子点的室温A位掺杂法，其特征在于，步骤2)中反应时间为5-10分钟。
8.如权利要求1所述的APbX3钙钛矿量子点的室温A位掺杂法，其特征在于，步骤1)中在室温空气中搅拌至完全溶解，得到铅前驱体。
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