一种基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶的制备方法及其产品和应用

技术领域

本发明属于钙钛矿半导体纳米晶制备技术领域，涉及一种基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶的制备方法及其产品和应用。

背景技术

近几年来，由于全无机钙钛矿纳米晶具有带隙可调、发射峰窄以及宽带吸收等光电特性，在各种光电器件领域成为最有潜力的光电器件材料。不过由于全无机钙钛矿纳米晶存在低光致发光产率、较差的稳定性、Pb元素有害环境以及热注入方法制备繁琐等不可避免的问题，使得纳米晶材料探索道路有所阻碍。

目前，全无机钙钛矿纳米晶的研究集中于表面修饰、离子掺杂等方式改善缺陷态问题，其中离子掺杂被作为降低Pb含量的主要手段之一。近年来，一些研究集中于CsPbX

而对铈离子掺杂的钙钛矿纳米晶的常温制备方法，还未被报道过，有必要进行进一步的研究。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶的制备方法；本发明的目的之二在于提供一种基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶；本发明的目的之三在于提供一种基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶在量子点发光二极管(QLED)中的应用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1.一种基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)向溴化铅的甲苯溶液中加入CeBr

(2)取所述上部溶液与乙酸乙酯混合，置于离心机中离心，去除上清液后加入甲苯、乙酸乙酯溶解后再次进行离心去除上清液，加入正己烷溶液溶解沉淀，即可得到基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶。

优选的，步骤(1)中，所述溴化铅的甲苯溶液按照如下方法配置：将溴化铅和四辛基溴化铵(TOAB)加入甲苯中溶解，制备溴化铅的甲苯溶液，所述溴化铅、四辛基溴化铵(TOAB)和甲苯的质量体积比为0.369︰1.0936︰10，g︰g︰mL。

优选的，步骤(1)中，所述CeBr

所述乙酸甲脒的辛酸溶液中乙酸甲脒与辛酸的质量体积比为0.0208︰1，g︰mL；

所述碳酸铯的辛酸溶液中碳酸铯与辛酸的质量体积比为0.0325︰1，g︰mL；

所述双十烷基二甲基溴化铵(DDAB)的甲苯溶液中双十烷基二甲基溴化铵(DDAB)与甲苯的质量体积比为0.03︰3，g︰mL。

优选的，步骤(1)中，所述溴化铅的甲苯溶液、CeBr

优选的，步骤(2)中，所述上部溶液与乙酸乙酯的体积比为1︰2。

优选的，步骤(2)中，所述离心具体为：以7000～10000rpm的转速离心3～5min。

2.根据上述制备方法制备得到的基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶。

3.上述全无机钙钛矿半导体纳米晶在量子点发光二极管(QLED)中的应用。

4.一种量子点发光二极管(QLED)的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将PEDOT:PSS溶液以2000～4000rpm的速度在经过清洗的ITO玻璃上旋涂30s～1min，在140℃的空气中退火10～15min；

(2)在N

(3)在N

(4)继续通过热蒸发，在经过步骤(3)处理后的ITO玻璃表面上继续依次沉积TPBi作为电子传输层、LiF和Al作为阴极，即可得到量子点发光二极管(QLED)。

5.根据上述制备方法制备得到的量子点发光二极管(QLED)。

本发明的有益效果在于：

1、本发明公开了一种基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶的制备方法，不仅成功在全无机钙钛矿半导体纳米晶中引入铈离子降低铅含量，成功提升全无机钙钛矿半导体纳米晶的光学性能；同时该全无机钙钛矿半导体纳米晶只需要在常温环境中进行，也为工业生产提供可行性。

2、本发明还公开了一种基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶，具有缺陷密度低、光学性能好的优点性能，在量子点发光二极管(QLED)中具有良好的应用前景，制备得到的量子点发光二极管(QLED)具有亮度高、铅含量低以及发光性能好等的优点。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为未掺杂三价铈离子CsPbBr

图2为实施例1中制备的基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶(CsPbBr

图3为未掺杂三价铈离子CsPbBr

图4为未掺杂三价铈离子CsPbBr

图5为未掺杂三价铈离子CsPbBr

图6为未掺杂三价铈离子CsPbBr

图7为实施例1中制备的基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶(CsPbBr

图8为实施例2中制备的量子点发光二极管(QLED)结构图；

图9为实施例2中制备的量子点发光二极管(QLED)在不同电压下的电致发光光谱图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

一种基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶，具体按照如下方法制备：

(1)按照9︰1︰0.15︰0.85︰3的体积比向溴化铅的甲苯溶液(其制备方法为：将0.369g溴化铅、1.0936四辛基溴化铵(TOAB)放入烧杯中，加入10mL甲苯溶解)中加入CeBr

(2)取所述上部溶液与乙酸乙酯按照1︰2的体积比混合，置于离心机中以9000rpm的转速离心5min，去除上清液后加入甲苯、乙酸乙酯溶解后再次进行离心去除上清液，加入正己烷溶液溶解沉淀，即可得到基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶。

实施例2

将上述实施例1中制备的基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶用于制备量子点发光二极管(QLED)，具体制备方法如下：

(1)将PEDOT:PSS溶液以4000rpm的速度在经过清洗的ITO玻璃上旋涂1min，在140℃的空气中退火15min；

(2)在N

(3)在N

(4)继续通过热蒸发，在经过步骤(3)处理后的ITO玻璃表面上继续依次沉积TPBi作为电子传输层、LiF和Al作为阴极，即可得到量子点发光二极管(QLED)。

实施例3

一种基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶，具体按照如下方法制备：

(1)按照9︰1︰0.15︰0.85︰3的体积比向溴化铅的甲苯溶液(其制备方法为：将0.369g溴化铅、1.0936四辛基溴化铵(TOAB)放入烧杯中，加入10mL甲苯溶解)中加入CeBr

(2)取所述上部溶液与乙酸乙酯按照1︰2的体积比混合，置于离心机中以7000rpm的转速离心5min，去除上清液后加入甲苯、乙酸乙酯溶解后再次进行离心去除上清液，加入正己烷溶液溶解沉淀，即可得到基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶。

将上述制备的基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶用于制备量子点发光二极管(QLED)，具体制备方法如下：

(1)将PEDOT:PSS溶液以2000rpm的速度在经过清洗的ITO玻璃上旋涂1min，在140℃的空气中退火10min；

(2)在N

(3)在N

(4)继续通过热蒸发，在经过步骤(3)处理后的ITO玻璃表面上继续依次沉积TPBi作为电子传输层、LiF和Al作为阴极，即可得到量子点发光二极管(QLED)。

实施例4

一种基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶，具体按照如下方法制备：

(1)按照9︰1︰0.15︰0.85︰3的体积比向溴化铅的甲苯溶液(其制备方法为：将0.369g溴化铅、1.0936四辛基溴化铵(TOAB)放入烧杯中，加入10mL甲苯溶解)中加入CeBr

(2)取所述上部溶液与乙酸乙酯按照1︰2的体积比混合，置于离心机中以10000rpm的转速离心3min，去除上清液后加入甲苯、乙酸乙酯溶解后再次进行离心去除上清液，加入正己烷溶液溶解沉淀，即可得到基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶。

将上述制备的基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶用于制备量子点发光二极管(QLED)，具体制备方法如下：

(1)将PEDOT:PSS溶液以4000rpm的速度在经过清洗的ITO玻璃上旋涂30s，在140℃的空气中退火15min；

(2)在N

(3)在N

(4)继续通过热蒸发，在经过步骤(3)处理后的ITO玻璃表面上继续依次沉积TPBi作为电子传输层、LiF和Al作为阴极，即可得到量子点发光二极管(QLED)。

性能测试

图1为未掺杂三价铈离子CsPbBr

图3为未掺杂三价铈离子CsPbBr

图4为未掺杂三价铈离子CsPbBr

图5为未掺杂三价铈离子CsPbBr

图6为未掺杂三价铈离子CsPbBr

图7为实施例1中制备的基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶(CsPbBr

图8为实施例2中制备的量子点发光二极管(QLED)结构图，其中QD即为实施例1制备的基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶(CsPbBr

同样的，将实施例3和实施例4中制备的基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶(CsPbBr

综上所述，本发明公开了一种基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶的制备方法，不仅成功在全无机钙钛矿半导体纳米晶中引入铈离子降低铅含量，成功提升全无机钙钛矿半导体纳米晶的光学性能；同时该全无机钙钛矿半导体纳米晶只需要在常温环境中进行，也为工业生产提供可行性。本发明还公开了一种基于三价铈离子掺杂的全无机钙钛矿半导体纳米晶，具有缺陷密度低、光学性能好的优点性能，在量子点发光二极管(QLED)中具有良好的应用前景，制备得到的量子点发光二极管(QLED)具有亮度高、铅含量低以及发光性能好等的优点。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。