锰掺杂全无机钙钛矿量子点及其在白光LED中的应用研究

论文摘要

全无机钙钛矿量子点CsPbX3（X=C1、Br或I）因具有一系列无与伦比的光学特性:如窄发射半高宽（可小于15nm）、高荧光量子产率（超过90%）以及发射谱可覆盖整个可见光区域（400～780nm）,使其在LED、太阳能电池、激光等领域被广泛关注。然而不幸的是其元素组成中有重金属Pb,这将会极大限制其应用。钙钛矿量子点优越的发光特性主要是由它[PbX6]4-八面体所决定的,因此在保留量子点优越发光性能前提下使用Mn2+部分替换Pb2+可降低其毒性。Mn2+橙光发射主要来源于其4T1→6A1能级跃迁并且在Mn2+掺杂钙钛矿中具有宿主激子到Mn2+激活剂之间的能量传递现象。值得注意的是,Mn2+掺杂钙钛矿量子点不仅能够降低Pb元素使用降低其毒性而且能够有效提高其结构稳定性。本论文主要对Mn2+掺杂全无机钙钛矿量子点光学特性、显微结构、稳定性以及应用方面进行研究。主要工作内容如下:第二章以热注入方法制备Mn2+掺杂钙钛矿,得到双光量子点发射同时可抑制多色光混合带来的重吸收效应。通过证明Mn2+掺杂量高的CsPbC13样品具有很强的激子到Mn2+的能量传递而来的橙光发射并对其进行阴离子交换得到可用蓝光激发Mn:CsPb（Cl/Br）3量子点。以Si02包裹的策略来解决Mn2+掺杂钙钛矿稳定性不佳的问题,并将复合量子点运用于在白光LED上。第三章采用溶剂热方法合成Mn2+掺杂钙钛矿量子点。将溶剂热和传统热注入法两种方法合成的Mn:CSPbC13量子点进行长期稳定性测试发现前者稳定性更为优异,这证明了该方法优势。对Mn:CsPbCl3量子点进行阴离子交换并对所得的多色发光Mn:CsPb（Cl/Br）3量子点光学特性进行研究。结合Mn:CsPb（Cl/Br）3量子点光谱结果探究其在白光LED和精确的温度传感领域研究价值。第四章以六方相CsMnC13量子点为基体在室温下进行Mn2+→Pb2+逆向阳离子交换成功制备立方相CsPbxMn1-xCl3量子点。同时我们证明了该阳离子交换伴随两步相变发生。利用相变过程光谱表征可证明在Mn2+:Cs4PbC16内不存在Cs4PbC16激子和Mn2+能量传递但在Mn:CsPbC13量子点中却发现很强宿主激子到Mn2+的能量传递,同时Br离子加入会减慢相转变的速率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 量子点简介
•     1.1.1 量子点概念
•     1.1.2 量子点发光机理
•   1.2 全无机钙钛矿量子点简介
•     1.2.1 全无机钙钛矿量子点结构
•     1.2.2 全无机钙钛矿量子点光学特性
•   1.3 全无机钙钛矿量子点合成方法
•     1.3.1 热注入合成法
•     1.3.2 室温合成法
•     1.3.3 微波合成法
•   1.4 全无机钙钛矿量子点的应用
•     1.4.1 太阳能电池
•     1.4.2 发光二极管
•     1.4.3 液晶显示及白光照明
•   1.5 全无机钙钛矿量子点的缺点
•     1.5.1 长期稳定性差
•     1.5.2 Pb元素毒性问题
• 2+发光特性及掺杂全无机钙钛矿量子点研究介绍'>  1.6 Mn²⁺发光特性及掺杂全无机钙钛矿量子点研究介绍
• 2+发光特性'>    1.6.1 Mn²⁺发光特性
• 2+掺杂全无机钙钛矿量子点介绍'>    1.6.2 Mn²⁺掺杂全无机钙钛矿量子点介绍
•   1.7 本文研究的目标及内容
•     1.7.1 研究目标
•     1.7.2 研究内容
• 2包裹Mn²⁺掺杂CsPb（Cl/Br）₃钙钛矿量子点及其在蓝光芯片激发的白光LED上应用研究'>第二章 SiO₂包裹Mn²⁺掺杂CsPb（Cl/Br）₃钙钛矿量子点及其在蓝光芯片激发的白光LED上应用研究
•   2.1 引言
•   2.2 实验部分
•     2.2.1 实验试剂
•     2.2.2 实验过程
•     2.2.3 表征方法
•   2.3 结果与讨论
• 2+掺杂CsPbCl₃量子点的光学特性和微观结构分析'>    2.3.1 Mn²⁺掺杂CsPbCl₃量子点的光学特性和微观结构分析
• 2+掺杂CsPb（Cl/Br）₃量子点的光学特性和微观结构分析'>    2.3.2 Mn²⁺掺杂CsPb（Cl/Br）₃量子点的光学特性和微观结构分析
• 2+掺杂CsPb（Cl/Br）₃量子点的稳定性分析'>    2.3.3 Mn²⁺掺杂CsPb（Cl/Br）₃量子点的稳定性分析
• 2包裹的Mn²⁺掺杂量子点合成、微观结构及整体稳定性分析'>    2.3.4 SiO₂包裹的Mn²⁺掺杂量子点合成、微观结构及整体稳定性分析
•     2.3.5 蓝光芯片激发的固态白光LED发光性能分析
•   2.4 本章小结
• 2+掺杂CsPbCl₃钙钛矿量子点及其在白光LED和温度传感上应用研究'>第三章 溶剂热方法合成高稳定性Mn²⁺掺杂CsPbCl₃钙钛矿量子点及其在白光LED和温度传感上应用研究
•   3.1 引言
•   3.2 实验部分
•     3.2.1 实验试剂
•     3.2.2 实验过程
•     3.2.3 表征方法
•   3.3 结果与讨论
• 2+掺杂CsPbCl₃量子点合成、微观结构、光学特性及稳定性分析'>    3.3.1 Mn²⁺掺杂CsPbCl₃量子点合成、微观结构、光学特性及稳定性分析
• 2+掺杂CsPb（Cl/Br）₃量子点微观结构与光学特性分析'>    3.3.2 Mn²⁺掺杂CsPb（Cl/Br）₃量子点微观结构与光学特性分析
• 2+掺杂CsPb（Cl/Br）₃量子点在固态照明上应用'>    3.3.3 Mn²⁺掺杂CsPb（Cl/Br）₃量子点在固态照明上应用
• 2+掺杂CsPb（Cl/Br）₃量子点在温度传感上应用'>    3.3.4 Mn²⁺掺杂CsPb（Cl/Br）₃量子点在温度传感上应用
•   3.4 本章小结
• 3量子点为前驱体采用反向阳离子交换法合成CsPb_xMn_1-xCl₃（0第四章 室温下以CsMnCl₃量子点为前驱体采用反向阳离子交换法合成CsPb_xMn_1-xCl₃（0
•   4.1 引言
•   4.2 实验部分
•     4.2.1 实验试剂
•     4.2.2 实验过程
•     4.2.3 表征方法
•   4.3 结果与讨论
•     4.3.1 合成分析
•     4.3.2 相转变过程中量子点显微结构分析
•     4.3.3 相转变原理分析
•     4.3.4 相转变过程量子点光学特性分析
• 3相变的影响'>    4.3.5 引入Br离子对CsMnCl₃相变的影响
•   4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 方高亮

导师: 陈大钦,钟家松

关键词: 量子点,全无机钙钛矿量子点,掺杂,白光,温度传感

来源: 杭州电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,材料科学,无线电电子学

单位: 杭州电子科技大学

分类号: TB383.1;O471.1

总页数: 79

文件大小: 9006K

下载量: 257