钙钛矿量子点–无机钝化层CsPbX3@PbTiO3 (X= Cl, Br, I)异质复合结构: 制备及其抗湿性和荧光特性研究

Perovskite quantum dots exhibit an important application prospect in backlight-display, owing to their tunable emission, narrow band emission, high quantum efficiency, and wide color gamut. However, the poor moisture resistance has become the crucial problem of perovskites quantum dots. In this project, it is proposed to constructed the heterostructures CsPbX3@PbTiO3 (X= Cl, Br, I), in which the perovskite compounds PbTiO3 is adopted as the passivation layer for improving the moisture resistance. The formation mechanism of the composites will be investigated to achieve the controllable of structural parameters, including morphology and surface structure, heterogeneous interface, and passivation layer thickness. The evolution of structure and performance in a humidity environment along with the time will be studied to establish the interior relationship between the structure parameters and the stability against moisture. Finally, the perovskite composite materials with good moisture resistance and high efficient luminescence are obtained by optimizing the preparation technology and structural parameters. The project would not only break through the bottleneck of the practical application in the field of lighting and display for perovskite quantum dots, but also provide theoretical and experimental basis for the emerging materials towards industrialization application.

钙钛矿量子点，具有发光波长可调、半峰宽窄、荧光量子效率高、色域范围广等优点，在背光显示领域具有重要的应用前景。然而，抗湿性差一直是钙钛矿量子点面临的一个重要问题。鉴于此，本项目拟采用同属钙钛矿型的化合物PbTiO3作为钙钛矿量子点的钝化层，制备CsPbX3@PbTiO3 (X= Cl, Br, I) 异质复合结构，以改善其抗湿性；研究液相中异质复合结构的形成过程，探明其影响因素，实现形貌和表面结构、异质复合界面、包裹层厚度等结构参数的可控性；并研究该异质复合材料，在湿度环境下结构与性能随时间的变化趋势，建立各结构参数与材料抗湿性以及荧光特性的关联；改变制备工艺，优化材料结构，制备出具有理想抗湿性且高效发光的异质复合材料。该项目不仅有利于突破钙钛矿量子点在照明、显示等实际应用中所遇到的瓶颈问题，而且为该新兴材料走向产业化应用提供理论与实验基础。

无机卤化物钙钛矿量子点(CsPbX3，X=Cl、Br、I)是近年才兴起并迅速成为研究热点的一类半导体材料，在发光二极管、背光显示、太阳能电池等领域具有广泛的应用前景。“量子点的稳定性”是制约钙钛矿量子点发展的关键性瓶颈之一。. 本项目采用无机化合物作为卤化物钙钛矿量子点的钝化层，制备了无机化合物复合CsPbX3复合材料。针对制备的各种纳米复合材料，进行结构表征和光谱测试；通过测试在一定的湿度条件下性能随时间的变化规律，建立材料结构与抗湿性以及光学特性的内在联系。. 主要内容包含：1、提出钙钛矿量子点合金化工程的概念，合金化CsPbBr1.2I1.8量子点表现出更稳定的立方晶相和更好的抗潮湿能力。2、提出液态无机钙钛矿CsPbBr1.2I1.8量子点封装的白光LED器件。首次通过将YAG荧光粉和液态CsPbBr1.2I1.8量子点与蓝色LED芯片组合，制备混合白光LED并获得优良性能。3、提出多孔无机物包裹钙钛矿量子点的概念，制备了CsPbBr3@AlO(OH)复合物并应用于提高量子点在背光显示上的稳定性。4、提出高温固相反应烧结多孔无机物包裹钙钛矿量子点复合物。合成出的固体仍保留量子点的窄带发射特征，高色纯度，高量子效率和更温和的合成条件。5、提出通过稀土氯化盐的掺杂稳定CsPbI3钙钛矿立方相结构的概念，通过在CsPbI3量子点材料里引入稀土离子以稳定立方相结构，稳定红光发射。6、提出通过钛酸铅包裹钙钛矿量子点提高发光稳定性的概念。采用异质外延生长策略，PbTiO3作为同为钙钛矿结构的CsPbBr3量子点的表面钝化层，有效地提高了其抗潮湿性能。7、提出通过多孔二氧化硅包裹钙钛矿量子点提高物相和发光稳定性的概念。. 该项目的有利于提高钙钛矿量子点的稳定性和光学性能，促使其在潮湿的环境下仍然能够维持立方晶系晶体结构和稳定的荧光性能，有望进一步拓展该材料在潮湿环境领域的应用。