一种提高钙钛矿led发光效率的量子点表面纯化法
【专利摘要】本发明公开了一种提高钙钛矿量子LED发光效率的表面纯化法，其步骤为：1）向CsPbX3量子点溶液中加入絮凝剂，离心后取沉淀；2）将沉淀分散在有机溶剂中，再加入提纯溶剂，再次离心，取沉淀；3）将步骤2）中得到的沉淀再次分散在有机溶剂中，得到提纯后的CsPbX3量子点。本发明通过筛选不同的溶剂和循环次数对钙钛矿量子点进行表面纯化，减少量子点表面的配体数量，在保证光致发光量子产率的同时能够提高电荷注入率，从而获得高发光效率的QLED，纯化后的QLED的光致发光量子产率保持在90%以上，外量子效率从0.9%提高到3.2%。
【专利说明】
一种提高钙钛矿LED发光效率的量子点表面纯化法
技术领域
[0001]本发明涉及一种提高钙钛矿LED发光效率的量子点表面纯化法，属于材料合成领域。
【背景技术】
[0002]近两年，钙钛矿材料由于载流子迀移率高、发光颜色纯、光电转换效率高且具有较强的室温光致发光特性等优点，在光电领域得到迅猛发展。有机-无机杂化钙钛矿LED的EQE在一年内已从0.76%提高到8.53%，可见钙钛矿材料在显示领域的巨大潜力，但其稳定性差的问题成为其应用发展的阻碍。相对于有机-无机杂化钙钛矿，全无机钙钛矿材料具有更高的稳定性，其在光电子领域将具有更大的应用价值。但目前报道的全无机钙钛矿LED的EQE仍在一个较低的水平(Zhang，X.，Lin , H., Huang, H., et al.Enhancing theBrightness of Cesium Lead Halide Perovskite Nanocrystal Based Green Light-Emitting Devices through the Interface Engineering with Perfluorinated1nomer.Nano Lett.16，1415-1420 (2016))、(Li, G., Rivarola, F.ff.R., Davis,N.J.L.K., et al.Highly Efficient Perovskite Nanocrystal Light-EmittingD1des Enabled by a Universal Crosslinking Method.Adv.Mater., DO1: 10.1002/adma.201600064 (2016))，所以提高全无机钙钛矿LED的效率迫在眉睫。
[0003]I丐钛矿量子点的表面配体虽然能减少表面缺陷，提高光致发光量子产率，但也会形成一层绝缘层阻止了电荷的注入。钙钛矿量子点的表面态处理一直是一项难题，有报道(Li G, Rivarola FffR, Davis N J L K, et al.Highly Efficient PerovskiteNanocrystal Light-Emitting D1des Enabled by a Universal Crosslinking Method[J].Advanced Materials, 2016.)在量子点薄膜表面引入铝源，通过ALD的方式使得量子点表面配体通过Al形成相互交联的结构，但这只是对薄膜表面进行处理，不能很好地改善器件性能，且操作复杂。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种表面纯化法改善钙钛矿量子点的表面状态，从而提高钙钛矿量子点LED的发光效率。
[0005]本发明通过如下技术方案实现:
一种提高钙钛矿LED发光效率的量子点表面纯化法，其步骤如下:
1)向CsPbX3量子点溶液中加入絮凝剂，离心后取沉淀；
2)将沉淀分散在有机溶剂中，再加入提纯溶剂，再次离心，取沉淀；
3)将步骤2)中得到的沉淀再次分散在有机溶剂中，得到提纯后的CsPbX3量子点。
[0006]进一步的，步骤I)中，所述的CsPbX3量子点溶液通过高温热注入法制备。
[0007]进一步的，步骤I)中，所述的絮凝剂为丙酮、异丙醇、正丁醇、叔丁醇或乙酸乙酯中任意一种，絮凝剂与CsPbX3量子点溶液的体积比为1:1-10:1。
[0008]进一步的，步骤2)和步骤3)中，所述的有机溶剂为正己烷、正辛烷、甲苯中任意一种，沉淀在有机溶剂中的浓度为0.05-0.2mol/L。
[0009]进一步的，步骤2)中，所述的提纯溶剂为乙酸乙酯，有机溶剂与提纯溶剂的体积比为1:1?1:10。
[0010]与现有技术相比，本发明的优点是:
1)本发明提供了一种简单的钙钛矿量子点表面处理方法，表面纯化后的量子点依然尺寸均一、结晶性好；
2)本发明减少了量子点表面的配体数量，在保证光致发光量子产率(PLQY)的同时能够提高电荷注入率，纯化后的钙钛矿量子点LED的发光效率得到显著提高，EQE从0.12%提高到3%。
【附图说明】
[0011 ]图1为实施例卜3对应的量子点LED的EQE图。
[0012]图2分别为实施例1、4、5、6对应的TEM图。
【具体实施方式】
[0013]以下通过具体的实施例对本发明作进一步的描述。
[0014]本发明所述的提高钙钛矿LED发光效率的量子点表面纯化法，其步骤如下:
1)将铯前驱盐以0.1?0.3mol/L的浓度溶于十八烯中，并加热搅拌使其完全溶解，配成铯前驱体溶液；
2)将PbX2与表面活性剂、十八烯混合，惰性气氛下，于120?140°C下加热搅拌溶解得到混合溶液；
3)继续升温至140?180°C，将铯前驱体溶液快速注入到步骤2)的混合溶液中，反应5-1Os后迅速冰浴至室温，得到0.01-0.3mol/lCSPbX3量子点溶液；
4)向CsPbX3量子点溶液中加入絮凝剂，离心后取沉淀；
5)将步骤4)中的沉淀分散在有机溶剂中，再加入提纯溶剂，再次离心，取沉淀；
6)将步骤5)中得到的沉淀再次分散在有机溶剂中，得到提纯后的CsPbX3量子点。
[0015]实施例1
1)取2.5g的Cs (St)溶于40mL的十八稀中，加热搅拌使其完全溶解，配成铯前驱体溶液；
2)将0.198g的PbBr2溶解在1.5mL油酸、ImL油胺和15mL十八烯的混合溶液中，反复抽气-充氩气，循环lOmin，排尽氧气和水，保证反应体系为惰性气氛保护；
3)在120°C下加热搅拌，持续加热1min待反应物充分溶解后，升温至170°C；
4)取0.55g步骤I)中的铯前驱体溶液，快速注入到混合溶液中，反应5s后迅速冰浴至室温，得到CsPbBr3量子点原液；
5)在CsPbX3量子点原液中加入20mL丙酮和20mL乙酸乙酯，1000rpm/Imin离心后倒掉上清液，取沉淀；
6)将沉淀溶解在4mL正己烧中，再加入20mL的乙酸乙酯，经10000rpm/lmin离心后取沉淀；
7)将步骤6)中的沉淀溶解在4mL正辛烷中，即得到纯化后的CsPbBr3量子点。
[0016]实施例2
采用实施例1相同工艺，区别在于，不操作实施例1中的步骤6)，将步骤5)中得到的沉淀直结操作步骤7)，其他条件保持一致。
[0017]实施例3
采用实施例1相同工艺，区别在于，在实施例1中的步骤7)前重复操作步骤6)，其他条件保持一致。
[0018]实施例4
采用实施例1相同工艺，区别在于，将实施例1中的步骤6)中的乙酸乙酯换成异丙醇，其他条件保持一致。
[0019]实施例5
采用实施例1相同工艺，区别在于，将实施例1中的步骤6)中的乙酸乙酯换成叔丁醇，其他条件保持一致。
[0020]实施例6
采用实施例1相同工艺，区别在于，将实施例1中的步骤6)中的乙酸乙酯换成丙酮，其他条件保持一致。
[0021]通过调节不同的纯化溶剂和纯化循环次数对钙钛矿量子点表面进行纯化处理，在不影响其光致发光量子产率的情况下提高其电荷注入率。从图1可看出纯化两次是最佳循环次数，一次纯化的量子点表面存在较多的配体形成电荷阻挡层阻碍了电荷的注入，从而降低了LED的发光效率，但纯化次数过多，使得量子点表面的缺陷增多，使得量子点易沉积，影响其发光效率和量子产率。如图2，通过调节不同的纯化溶剂可以看出，弱极性溶剂正己烷与纯化溶剂乙酸乙酯的混合对于量子点的纯化是最优的。
【主权项】
1.一种提高钙钛矿LED发光效率的量子点表面纯化法，其特征在于，其步骤如下: 1)向CsPbX3量子点溶液中加入絮凝剂，离心后取沉淀； 2)将沉淀分散在有机溶剂中，再加入提纯溶剂，再次离心，取沉淀； 3)将步骤2)中得到的沉淀再次分散在有机溶剂中，得到提纯后的CsPbX3量子点。2.如权利要求1所述的量子点表面纯化法，其特征在于，步骤I)中，所述的CsPbX3量子点溶液通过高温热注入法制备。3.如权利要求1所述的量子点表面纯化法，其特征在于，步骤I)中，所述的絮凝剂为丙酮、异丙醇、正丁醇、叔丁醇或乙酸乙酯中任意一种，絮凝剂与CsPbX3量子点溶液的体积比为1:1?10:1。4.如权利要求1所述的量子点表面纯化法，其特征在于，步骤2)中，所述的有机溶剂为正己烷、正辛烷、甲苯中任意一种，沉淀在有机溶剂中的浓度为0.05-0.2mol/L。5.如权利要求1所述的量子点表面纯化法，其特征在于，步骤3)中，所述的有机溶剂为正己烷、正辛烷、甲苯中任意一种。6.如权利要求1所述的量子点表面纯化法，其特征在于，步骤2)中，所述的提纯溶剂为乙酸乙酯，有机溶剂与提纯溶剂的体积比为I: 1-1: 10。
【文档编号】H01L33/00GK106024999SQ201610365441
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】曾海波, 许蕾梦, 宋继中, 李建海, 薛洁, 董宇辉, 陈嘉伟, 王涛
【申请人】南京理工大学