油胺前沿科技 | 中科院科学家研制出高荧光效率和高稳定性钙钛矿量子点

最近，中国科学院的一个科研团队提出了一种新的简单易行的方法，在全可见光谱范围内合成了掺杂不同卤素的高性能CsPbX3(X=Cl，Br，I)钙钛矿量子点。制备的钙钛矿量子点的荧光量子效率可达95%(这是目前国际上报道的钙钛矿量子点样品的最高值)，最窄的半峰宽度可达9nm(这是目前国际上报道的量子点样品的最小值)，稳定性得到了显著提高。研究结果发表在美国化学学会应用材料&论界面。

量子点又称半导体纳米晶，因其优异的光学性质(如激发线宽、发射线窄、荧光效率高、量子尺寸效应等)而被广泛应用于生物医学、LED和太阳能电池等领域。).荧光效率和稳定性越高，半峰宽度越窄(单色性越好)，量子点在这些领域的应用前景就越广阔。近年来，卤素掺杂的CsPbX3(X=Cl，Br，I)钙钛矿量子点由于具有荧光量子产率高、荧光发射光谱窄、荧光颜色随卤素掺杂不同而可调等优异的光学性能而受到研究者的关注。迄今为止，CsPbX3钙钛矿量子点的稳定性仍是一个亟待解决的科学问题。造成这种情况的主要原因是传统的CsPbX3钙钛矿量子点，尤其是混合卤素CsPbX3钙钛矿量子点的制备大多是在低温(40℃)下通过阴离子交换技术完成的，往往会导致荧光效率和稳定性下降。

研究人员的工作旨在提高cspxbx3 (x = cl，Br，I)钙钛矿量子点的荧光效率和稳定性。与以往报道的40℃阴离子交换技术得到的CsPbX3钙钛矿量子点不同，研究者通过热注入技术在高温(~ 180℃)下直接合成了单一或混合卤素的CsPbX3钙钛矿量子点。通过科学家和研究人员的合成方法，表面配体可以更有效地配位到钙钛矿量子点的表面，有利于提高其光学性质和稳定性。在实验过程中，研究人员使用相对绿色安全的油酸(OA)/油胺(OAm)双配体代替传统的高毒性OA/OAm/TOP多配体混合物合成CsPbX3钙钛矿量子点。与以前需要泵送空和手套箱设备的严格合成方法相比，它们提供了一种只需要氩气保护的简单方法。通过精确控制反应温度、配体比例、反应时间和不同卤原子比例以及热注入技术，制备了一系列高性能的单卤和混卤CsPbX3(X=Cl，Br，I)钙钛矿量子点。

通过科学家和研究人员的方法制备的CsPbX3(X=Cl，Br，I)钙钛矿量子点荧光量子产率高(40-95%，最高可达95%，是目前报道的溶液CsPbX3钙钛矿量子点样品荧光量子产率最高的)，半峰宽度窄(9-35nm，最窄的半峰宽度为9nm，是目前报道的溶液量子点样品半峰宽度的最小值)，光稳定性高，不同卤素掺杂元素可以在可见光谱区连续调节发射光谱峰位(408-694nm)，这将有利于CsPbX3钙钛矿量子点在发光二极管、太阳能电池等光电器件中的广泛应用。此外，研究人员构建了具有1×1×2超晶格的混合卤素CsPbX3钙钛矿量子点的晶体模型，计算了其能带结构，并与荧光发射光谱中的峰值位置进行了比较。理论直接带隙与实验结果吻合良好。该研究工作使cspxbx3 (x = cl，Br，I)钙钛矿量子点在光电器件中显示出潜力，具有广阔的发展前景。

研究工作得到了吉林省科技发展计划项目、中国科学院青年促进会和国家自然科学基金的资助。