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摘要
摘要
铅基卤化物钙钛矿材料具有极高的荧光量子效率、狭窄的发射峰、可调的能隙等优
势,成为近年来单色和白光二极管(LEDs)领域的研究热点。将蓝、绿和红三种单色荧光
粉的混合物作为颜色转换层,涂覆于紫外LED 外面可以获得白光 LEDs。不过这种方法
存在相位分离、自吸收和色度偏移等问题。以单组分白光纳米晶作为单一颜色转换材料
可解决上述问题,但目前受限于单组分白光纳米晶相对较低的荧光量子效率。为此本文
围绕高效率单组分白光钙钛矿纳米晶的制备进行研究,主要工作如下。
首先,通过在二维(2D) 的钙钛矿纳米片中掺杂锰离子合成出单组分的白色荧光
Mn: CsPb Cl Br 钙钛矿纳米片,其荧光量子效率最高达到了 49% ,创造了单组分正白
光纳米晶新的纪录。研究了三维铅基卤化物钙钛矿纳米立方体与二维铅基卤化物钙钛矿
纳米片作为宿主材料时掺杂纳米晶的荧光特性。结果表明二维 Mn: CsPb Cl Br 钙钛矿
纳米片与 Mn 杂质间电子转移效率比三维掺Mn 钙钛矿纳米晶高了 10 倍,Mn 杂质荧
光/钙钛矿本征荧光的强度比从不足 0.25 高到了 0.99,从而使纳米晶荧光调制到国际
照明委员会(CIE)色度坐标 (0.35, 0.32) 的正白光区域。这种高亮度的白光钙钛矿纳米片
可以和聚苯乙烯聚合物混合形成纳米复合物,在不改变光学特性的情况下,显著高了
钙钛矿材料的稳定性。此外,该复合物还具有良好的溶液加工性能——可以作为 LEDs
的涂料以及颜色转化层用于实现白光 LEDs 。
其次,出超声辅助快速合成Mn: CsPbCl Br 钙钛矿纳米晶的方法。利用超声作
用下的局域热点效应以及搅拌效应,Mn对Pb 的取代极限可以在 15 min 内达成。与
合成后阳离子交换或传统的高温制备法相比,反应的时间消耗或能量消耗大幅度降低。
此外,反应动力学的研究表明超声处理使反应级数由原先的 2.4 减小为 1。该法为钙钛
矿材料的合成和掺杂开辟了新的途径。
关键词: 白色发光二极管,二维,钙钛矿,阳离子交换,声化学。
I
东南大学硕士学位论文
Abstract
Lead halide perovskite with high photoluminescence quantum yields (PL QY), extremely
narrow emission bandwidths, and broad emission spectra tunability has been a research hotspot
of monochromatic and white LEDs. Though simply mixing of blue, green, and red color
emission nanocrystals (NCs) on a background chip can prepare white LEDs, the self-absorption,
phase separation, and color instability are always serious problems for the multiple components
of NCs color conversion layers. To avoid these problems, using single component NCs with
white fluorescence as a single-color conversion layer becomes a solution. H
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