[发明专利]一种调控钙钛矿量子点非线性光限幅性能的方法

说明书

本发明公开了一种调控钙钛矿量子点非线性光限幅性能的方法，其采用配体辅助再沉积技术以（3‑氨基丙基）三乙氧基硅烷（APTES）和油酸为配体，并通过阴离子交换反应调节量子点溶液的颜色，制备了不同类的全无机钙钛矿量子点。通过Z‑扫描法测试不同卤素配比的CsPbX₃(X=Cl、Br、I)量子点，观察不同卤素配比的CsPbX₃量子点非线性吸收和光限幅性能变化，总结其非线性特性变化的规律。本发明的方法简单，可控性好，能通过调控卤素配比设计并制备出期望的非线性吸收效果，并可以利用该特性设计光限幅器件，为拓展CsPbX₃量子点在非线性光学领域的材料化及器件化提供了依据。

技术领域

本发明属于钙钛矿量子点技术领域，具体涉及一种调控钙钛矿量子点非线性光限幅性能的方法。

背景技术

钙钛矿量子点作为光电子领域的明星材料，由于其独特光物理特性，如发光谱线窄、发光效率高、单色性好和发光波长可调谐等特点，在太阳能电池、光电探测器、发光二极管（LED）和激光等各个领域显示出了良好的应用前景。其中全无机钙钛矿量子点（CsPbX₃,X=Cl, Br, I）具有极高的荧光量子产率（高达90%），荧光波长可调且覆盖整个可见光波段（400-750 nm）及较窄的发光光谱半峰宽（12-42 nm）从而引起了学术界及产业界的广泛关注。

近年来，人们发现铅卤钙钛矿在非线性光学（NLO）方面也具有较大的发展潜力。与传统的非线性材料相比，钙钛矿CsPbX₃量子点的非辐射复合率较低，具有低的激发能以及较长的载流子寿命。不同卤素，不同形貌的铅卤钙钛矿随发射光波长不同，相应的激发能量也有较大差异。因此，可以根据具体的需要，通过改变不同离子，实现禁带宽度调节，同时材料的结构和性质可得到调整，这使其具有可调的发光光谱( 覆盖整个可见光谱) 和可调整的光学特性来获得理想的材料应用于非线性光学领域。Walters首次研究了CH₃NH₃PbBr₃体材料中的双光子吸收，证实钙钛矿晶体材料可以作为非线性吸收体和发射体。Wang研究CsPbBr₃量子点的多光子吸收和发射性质，通过800 nm飞秒激光激发下的Z-扫描实验进一步计算出CsPbBr₃量子点具有大的双光子吸收截面的值。Liu制备了系列的CsPbX₃量子点并在787 nm飞秒激光激发下进行Z-扫描实验，证明了CsPbX₃纳米晶材料有良好的非线性特性，而且CsPbCl₃具有比CsPbI₃更稳定的结构。但是目前CsPbX₃量子点的非线性光学性质的研究仍处于初级发展阶段，对于不同卤素之间的非线性光学性质的比较描述较少，尤其在光限幅这一领域仍需要更多的研究工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种调控钙钛矿量子点非线性光限幅性能的方法，其采用配体辅助再沉积技术以APTES和油酸为配体，并通过阴离子交换反应调节量子点溶液的颜色，制备了不同类的全无机钙钛矿量子点。通过Z-扫描法测试不同卤素配比的CsPbX₃量子点，观察不同卤素配比的CsPbX₃量子点非线性吸收和光限幅性能变化，总结其非线性特性变化的规律。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种调控钙钛矿量子点非线性光限幅性能的方法，包括以下步骤：

1）前驱液配制：称取CsX和PbX₂溶于N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌均匀制成前驱体，其中X为Cl、Br或I；然后将（3-氨基丙基）三乙氧基硅烷和油酸加入到前驱体中，超声震荡后得到前驱液；通过调整CsX和PbX₂的组合物中Cl、Br、I的配比制成多种前驱液；

2）CsPbX₃量子点溶液的制备：将各种前驱液分别注入甲苯中并搅拌，获得有不同颜色荧光的CsPbX₃量子点;