钙钛矿量子点研究进展

钙钛矿（CsPbX3）量子点的合成与研究汇报人：陈小鹏背景&意义合成方法改进方法难题&应用目录背景&意义传统的Ⅱ-Ⅵ族量子点（CdSe、InP、InAs等）的发光强烈地依赖于其量子限域效应，发光位置会随着量子点尺寸的改变而改变，这通常导致发射谱宽化。极大的比表面积使表面陷阱状态密度很高，为提高其量子产率，通常需要对其进行包壳处理。由于发光特性依赖量子点尺寸，传统的Ⅱ-Ⅵ族量子点的合成的重复性并不高，很难获得具有相同尺寸分布。发光位置会随着温度的改变而改变。硒化镉等具有很强刺激性。接触可引起恶心、头痛和呕吐。传统量子点CsPbX3（X=Cl、Br、I）量子点克服了传统的Ⅱ-Ⅵ族量子点的上述缺陷。①CsPbX3量子点的量子限域效应相对较弱，尺寸的不均一性和表面陷阱状态不会对其发光性质有较大的影响，因此CsPbX3量子点不需要包壳便可获得超过90%的量子产率。②在25℃-100℃下量子点的发光位置不会发生改变。③无机钙钛矿是一种具有高产率、高单分散性、宽发射谱范围、发射光谱可调、短荧光寿命、低制备成本等优点的纳米材料。在LED、光电探测器、太阳能电池、量子点激光器等器件上具有广阔的应用前景。合成方法热注入法过饱和结晶2016年南京理工大学曾海波团队发表在Adv.Funct.Mater.DOI:10.1002/adfm.201600109首次提出利用过饱和结晶的方法获得了高质量的CsPbX3量子点并研究了其在WLED上的应用。微波法DOI:10.1039/c7cc0486a离子交换法Chem.Eur.J.2018,24,1898–1904CsPbBr3+3I-=CsPbI3+3Br-改进（掺杂）•实质：通过加入Mn（或其它稀土金属）源取代CsPbX3中的一部分Pb,达到调节颜色的目的。DOI:10.1021/jacs.7b04000J.Am.Chem.Soc.2017,139,11443−11450DOI:10.1021/acs.nanolett.6b02772NanoLett.2016,16,7376−7380难题&应用存在的问题CsPbX3稳定性非常差，暴露在空气中很容易被氧化。CsPbX3非常怕水，暴露在含水的氛围中会失去活性。文献表明，当把CsPbX3体积做大（例如薄膜）时，其量子产率会从90%降至20%，这也限制了CsPbX3在实际生产中的应用。应用钙钛矿量子点在包括LED、光电探测器、量子点激光器、太阳能电池等功能器件上具有极高的应用价值。以CsPbBr3量子点作为发光层的电致发光LED的效率已突破5.7%。以钙钛矿材料作为光吸收层的太阳能电池的光转化效率已超过20%。钙钛矿半导体在光电探测器、激光器等光电器件上也得到了大量的实际应用。