[发明专利]基于PEI的高效钙钛矿量子点发光薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型材料在发光薄膜的应用。本发明主要涉及一种新型发光薄膜，具体涉及的是基于PEI的高效钙钛矿量子点发光薄膜及其制备方法。

技术背景

钙钛矿量子点，具有溶液法制备、容易加工、颜色可调、量子产率高等突出特点，在发光二极管、激光、显示、太阳能电池等光电器件领域具有广泛的应用前景。作为新型的发光材料，发光峰窄、荧光转换率高的特点，使其在发光薄膜领域具有很好的应用前景。

现今制备工艺中，将钙钛矿量子点溶液制备成钙钛矿量子点发光薄膜后，存在荧光效率急剧下降的问题。同时，使用钙钛矿量子点发光薄膜制备电子器件(太阳能电池、激光器、发光二极管)时，也存在荧光量子效率低的问题。所普遍应用的工艺是：一是将钙钛矿量子点沉积于ITO-玻璃基底上作为荧光层；二是以玻璃为基底，将钙钛矿量子点沉积于电子迁移层上(比如氧化锌(ZnO)纳米晶薄膜)作为荧光层。由于以上所述的问题，限制了钙钛矿量子点在电子器件的应用。如何提高钙钛矿量子点发光薄膜的荧光效率，成为了急需解决的难题。而最近研究发现了一种增强量子点的结晶性能和荧光量子产率的水溶性高分子聚合物，即聚乙烯亚胺(C₂H₅N，Polyethylenimine，简称PEI)，同时其具有高附着性、高吸附性、有助于电子注入等优点。

基于以上所述，本发明提出一种新型的发光薄膜，采用PEI与ZnO纳米晶作为电子输运层，卤化物钙钛矿量子点作为荧光层，使其荧光量子产率具有显著提升。经查找，基于PEI的高效钙钛矿量子点发光薄膜及其制备方法，国内外未见有相关报道。

发明内容

为了解决现有技术中钙钛矿量子点发光薄膜荧光量子产率低的问题，本发明提出的一种高荧光量子产率的钙钛矿量子点发光薄膜的制备方法，同时设计了一种新型的结构。

本发明是采用如下技术方案实现的，结合附图说明如下：

一种基于PEI的高效钙钛矿量子点发光薄膜，采用PEI与ZnO作为电子输运层，钙钛矿量子点发光薄膜作为荧光层，其结构包括：ITO薄膜的衬底1、沉积在衬底上的ZnO层2、旋涂在ZnO纳米晶薄莫上的PEI层3、旋涂在被PEI包覆的ZnO纳米晶薄膜上的钙钛矿量子点4；所述的ZnO层与PEI层共同组合成电子迁移层；所述的无机铯铅卤化物钙钛矿量子点作为发光层4。

一种基于PEI的高效钙钛矿量子点发光薄膜的制备方法，具体步骤如下：

第一步、制备卤化物钙钛矿量子点，先合成相应卤元素的油酸盐溶液，然后将反应溶液在氮气环境下加热至澄清；在十八烷烯及相应卤化物中加入油酸和油胺，待溶液清晰后迅速注入合成的油酸盐溶液，经过冷却离心，再分散再离心的一系列工序后，弃去上层清液，并将沉淀物再分散，即得到制备的无机卤化物钙钛矿量子点；

第二步、制备ZnO纳米晶薄膜，将醋酸锌与乙醇的混合溶液经氮气流后加热搅拌，待冷却至室温后注入含氢氧化钠的乙醇溶液并搅拌，经过净化操作后，将得到氧化锌纳米晶溶液离心并加入己烷，然后将得到的沉淀物再净化，最终得到制备的ZnO纳米晶薄膜；

第三步、将导电玻璃(ITO)先后用化学试剂清洗，然后在紫外线-臭氧环境下处理；

第四步、将制备得到的ZnO纳米晶薄膜，旋涂到ITO基底上；

第五步、在手套箱中将PEI溶液旋涂在上一步制备的ZnO纳米晶层上；

第六步、通过旋涂的方法将卤化物钙钛矿量子点溶液沉积到被PEI包覆的ZnO纳米晶薄膜上。

第三步所述的化学剂包括：肥皂、去离子水、乙醇、氯仿、丙酮或异丙醇。

本发明所制备的钙钛矿量子点发光薄膜相比于现有工艺制备的的钙钛矿量子点发光薄膜，其荧光量子产率可提高2～3倍。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明所述的基于PEI的高效钙钛矿量子点发光薄膜，所采用的材料使发光薄膜的荧光量子产率提升；

2、本发明所述的基于PEI的高效钙钛矿量子点发光薄膜，所采用的材料使形成的发光薄膜结晶性能增强。

3、本发明所述的基于PEI的高效钙钛矿量子点发光薄膜，所采用的材料使发光薄膜的荧光寿命延长。

附图说明

图1本发明的示意图；

图2本发明的总体结构图；

图3本发明的制备方法流程图；

图4本发明的无机钙钛矿CsPbBrI₂量子点的电子显微镜图；

图5本发明的ZnO纳米晶的电子显微镜图；