钙钛矿量子点的尺寸调控

半导体量子点,具有溶液法制备、容易加工、颜色可调、量子产率高等突出特点,在发光二极管、太阳能电池、生物标记等领域具有应用前景。钙钛矿材料是目前半导体材料中的研究热点。最近,钙钛矿量子点材料成为“量子点家族”中的新成员,表现出发光波长窄、制备工艺简单等特点,有希望满足量子点背光源应用的需求,有望成为新一代显示材料,同时在电致发光、激光、光学检测等领域中具有应用潜力。量子点的发光性质与其尺寸、形貌、组分和表面等因素密切相关,因此,发光性质的调控是开展物性研究和开发器件应用的基础。

经典的化合物半导体主要是共价化合物,主要采用有机前躯体反应的路线,通过“热注入”或者“一锅煮”技术来制备。与之不同,钙钛矿量子点可以采用工艺简单、条件温和的共沉淀技术制备。如何通过条件控制钙钛矿量子点的尺寸是进行发光性质调控的重要挑战之一。最近,香港城市大学Andrey Rogach教授课题组,利用配体辅助再沉淀技术,通过改变反应温度,实现了尺寸调控,所制备的CH3NH3PbBr3量子点可在蓝-绿波段进行调节(见图1)。相关结果发表以快报的形式发表在最近的Advcanced Science杂志上

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图1.不同反应温度下获得的CH3NH3PbBr3量子点样品及吸收发射光谱

研究表明,反应温度从0-60 ℃,随温度升高,所制备量子点的粒径逐渐增大 (1.8~3.6 nm),而对应的发光波长红移(475-520 nm),这与众所周知的半导体量子点量子尺寸限域效应相吻合。同时,通过优化参数,所制备CH3NH3PbBr3量子点的荧光量子产率高达94%。以上研究结果为未来研究钙钛矿量子点尺寸依赖的光学性质,特别是理解钙钛矿量子点的尺寸效应提供了材料支撑,同时为实现高性能的蓝绿色量子点发光器件提供了可能。

About 钟 海政

教授、博导,任职于北京理工大学材料学院,目前主要从事量子点材料及其照明与显示应用研究。已发表学术论文57篇,第一/通讯作者论文34篇,4篇成为ESI高被引论文,SCI他人引用1600余次,h-index 21。
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