钙钛矿材料关键技术突破-高效、稳定的钙钛矿量子点

量子点作为新一代发光材料, 具有半峰宽窄、颜色可调、量子产率高等突出特点,在发光二极管、生物标记、荧光检测等领域具有应用前景。目前研究最广泛的是镉族半导体纳米晶。然而镉族量子点的一些问题限制了其实际的运用,例如,为了提高稳定性和量子产率,要求有高的反应温度和完整的核壳钝化,制备工艺复杂,未来产业化面临价格、成本等挑战。因此寻求新型量子点替代材料是本领域的重要挑战之一。

最近,研究者发现并提出了一种全无机的钙钛矿量子点CsPbX3(X=Cl, Br, I),这种材料具有发光半峰宽窄、量子产率高等优点。更重要的是,与镉族量子点相比,它可以采用更低的反应温度和更简便的制备方法,并且不需要进一步的表面钝化。尽管钙钛矿量子点荧光效率高,但是稳定性差和不同卤化物量子点间的离子交换反应等问题也阻碍了其进一步的实际应用。

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基于以上问题,吉林大学张宇教授及其团队提出利用含氨基的硅烷作为合成钙钛矿量子点的配体,利用量子点自身的硅烷配体在空气气氛下,原位水解缩合,一步制备出钙钛矿量子点/二氧化硅复合荧光粉。所制备的钙钛矿量子点/二氧化硅复合物不但维持了原有量子点的效率还具有非常好的稳定性。粉体材料在空气中放置三个月,效率无明显变化。同时,由于量子点表面包覆了二氧化硅基质,抑制了不同卤化物间的离子交换反应。在此基础上,制备出色域为120%,流明效率为61.2 lm/W的白光LED器件。该结果点燃了钙钛矿量子点成为新一代显示材料的希望。相关文章发表在Advanced Materials(DOI: 10.1002/adma.201603081)上。

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