[发明专利]钙钛矿量子点及其制备方法、量子点组合物、量子点器件

说明书

本发明提供了一种钙钛矿量子点的制备方法，具体制备方法包括：将金属卤化物和第一脂肪胺混合，在第一温度下进行卤素前体制备反应，得到含有络合物的第一溶液；将羧酸铅和羧酸铯、配体及有机溶剂进行混合，得到第二溶液；将第一溶液与第二溶液混合，在第二温度下进行配位反应，得到钙钛矿量子点；其中，有机溶剂为非配位有机溶剂。最终制备得到的钙钛矿量子点具有高荧光量子产率和优异的稳定性。

技术领域

本发明涉及量子点合成领域，具体而言，涉及一种钙钛矿量子点、制备方法、量子点组合物、量子点器件。

背景技术

近年来，由于钙钛矿量子点具有的光学与物理性质，如具有较高的光电转化效率，以及较低的制备成本，在太阳能电池、量子点膜、发光二极管等领域受到了广泛的关注。到目前为止，已报道的量子点的最高光电转化效率为23.3％，这已经超过了目前市场上所广泛采用的硅太阳能电池。而且相比于传统的无机半导体量子点(如CdSe、CdS等)，钙钛矿量子点作为一种发光材料，通过调节钙钛矿量子点中的元素比例和元素类型，其同样可以到达全色域的覆盖。但是尽管如此，钙钛矿量子点依然存在着很多不足，如热稳定性，抗高光强稳定性等，导致其在应用上受到了限制。

现有文献报道的全无机钙钛矿量子点中，红绿量子点的荧光量子产率一般在60～80％左右，蓝光发射钙钛矿量子点的荧光量子产率一般只有10％左右。尽管通过后续处理(包括掺杂和加入金属盐等手段)可以提高荧光量子产率，但是仅仅通过合成手段提高荧光量子产率的方法暂时还没有见过相关报道。尤其是蓝光量子点，由于其能带较宽，因此很容易产生表面缺陷态。目前荧光量子产率不高的主要原因是在合成钙钛矿量子点的过程中，铅离子是过量的，而过量的铅会形成缺陷，从而导致荧光量子产率降低。这些不利于全无机钙钛矿量子点在器件等方便的应用。因而现在的全无机钙钛矿量子点合成方案，荧光量子产率低、热稳定性差，反应过程很难控制，实验重复性差。

在此基础上，有必要研发一种新的钙钛矿量子点的制备方法，以提高钙钛矿量子点的荧光量子产率和稳定性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种钙钛矿量子点、制备方法及包含其的发光器件，以解决现有的钙钛矿量子点合成方案存在荧光量子产率低和稳定性差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种钙钛矿量子点的制备方法，具体制备方法包括：将金属卤化物和第一脂肪胺混合，在第一温度下进行卤素前体制备反应，得到含有络合物的第一溶液；将羧酸铅和羧酸铯、配体及有机溶剂进行混合，得到第二溶液；将第一溶液与第二溶液混合，在第二温度下进行配位反应，得到钙钛矿量子点；其中，有机溶剂为非配位有机溶剂。

进一步地，上述配体为脂肪酸和第二脂肪胺的混合物；优选地，脂肪酸选自油酸、甲酸、醋酸、十一烯酸和草酸组成的组中的一种或多种。

进一步地，羧酸铅和羧酸铯的摩尔比例为(0.2～5):1，羧酸铅中铅元素和卤素前体中的卤素的摩尔比例小于1:3。

进一步地，金属卤化物和第一脂肪胺的摩尔比例为(1:3)～(1:10)。

进一步地，第一温度为100～200℃，优选为120～180℃；第二温度为20～300℃，优选为50～250℃；第二温度为20～300℃，优选为50～250℃。

进一步地，羧酸铅选自碳链长度为8～22的羧酸铅中的一种或多种，羧酸铯选自碳链长度为8～22的羧酸铯中的一种或多种。

进一步地，金属卤化物选自卤化镉、卤化锌、卤化铟、卤化铜、卤化铁、卤化锡和卤化锰组成的组中的一种或多种。

进一步地，第一脂肪胺和第二脂肪胺各自独立地选自碳链长度为4～22的脂肪胺；优选地，第一脂肪胺和第二脂肪胺各自独立地选自油胺、辛胺、己胺、十八胺和1,4-丁二胺组成的组中的一种或多种。