[发明专利]一种室温合成高熵合金掺杂钙钛矿纳米晶的制备方法与应用

说明书

本发明公开一种室温合成高熵合金掺杂钙钛矿纳米晶的制备方法与应用，具体涉及一种室温下合成铷银(Rb/Ag)双离子掺杂铯铅溴(CsPbBrsubgt;3/subgt;)纳米晶的方法，其制备过程是在室温下将碳酸铯(Cssubgt;2/subgt;COsubgt;3/subgt;)的辛酸溶液和溴化铷(RbBr)的甲苯溶液混合注入到含溴化银(AgBr)和溴化铅(PbBrsubgt;2/subgt;)的甲苯溶液中得到Rb/Ag双离子掺杂CsPbBrsubgt;3/subgt;纳米晶，通过离心洗涤获得尺寸分布均匀的纳米晶溶液。一方面，银对铅的替代有效降低了纳米晶中铅的含量，另一方面，铷和银的高熵合金化掺杂可以进一步提高纳米晶的稳定性。利用室温法制备Rb/Ag双离子掺杂CsPbBrsubgt;3/subgt;纳米晶工艺简便，合成条件简单，能够显著提高纳米晶的稳定性，同时制备出的发光二极管(LED)器件具有优越的光电性能，外量子效率可以达到12.99％。

技术领域

本发明属于钙钛矿发光二极管(LED)领域，具体涉及一种室温合成高熵合金掺杂钙钛矿纳米晶的方法。

背景技术

近几年钙钛矿材料在LED、光伏、光探测器和激光器件等领域展现出极大的应用价值，是目前热门研究方向之一。与二维、准二维和三维钙钛矿材料相比，钙钛矿纳米晶具有更高的光致发光量子产率、较窄的半高峰宽以及带隙易于调节等优点。通常纳米晶的尺寸小于20nm，在这个尺寸范围下，激子的波尔半径接近于纳米晶尺寸，导致纳米晶具有量子限域效应，电子能级的量子化使得纳米晶材料具有可调谐的禁带宽度，因此纳米晶在发光领域具有举足轻重的地位。

目前，钙钛矿纳米晶的制备方法主要是热注射法、室温重结晶法、配体辅助沉淀法、阴离子交换法等。铯铅溴(CsPbBr₃)纳米晶因具有高载流子迁移率、高吸收系数、高光致发光量子产率、高颜色纯度以及可调的带隙等优点已俨然成为当下的研究热点，然而常规热注入法合成CsPbBr₃纳米晶需要在高温(150℃～220℃)和惰性气体氛围下进行，合成条件较为苛刻，而室温法其合成条件简便、易于制备得到越来越多的关注。采用室温法合成的CsPbBr₃纳米晶所制作的LED器件已经获得了较高的外量子效率，高熵合金掺杂可以在此基础上进一步提高LED器件的外量子效率(EQE)，并且提高纳米晶薄膜稳定性和光电性能。另外，铅的毒性一直以来也是阻止其商业化的主要原因，通过银对铅的替代可以有效降低CsPbBr₃纳米晶中铅的含量，使CsPbBr₃纳米晶向商业化进一步迈进。

发明内容

本发明的目的是提供一种Rb/Ag双离子掺杂CsPbBr₃纳米晶的制备方法，该方法操作方便、合成条件简单、合成的纳米晶薄膜稳定性高，铅含量降低，制备的LED器件效率优越。

本发明采用的技术方案如下：

铷银(Rb/Ag)双离子掺杂CsPbBr₃纳米晶，制备方法如下：

1)将溴化铅(PbBr₂)、溴化银(AgBr)和四正辛基溴化铵(TOAB)溶解在甲苯中，在室温下搅拌溶解，得到前驱体A。

2)将碳酸铯(Cs₂CO₃)溶解在辛酸中，在室温下搅拌溶解，得到前驱体B。

3)将溴化铷(RbBr)和TOAB溶解在甲苯中得到前驱体C。

4)将前驱体B和C的混合溶液滴加到前驱体A中，搅拌5min。

5)将双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)的甲苯溶液滴加到上述混合溶液中，搅拌2min，得到纳米晶粗溶液。

6)将合成的纳米晶粗溶液经过三次离心洗涤得到颗粒均匀的CsPbBr₃纳米晶上清液，用于LED器件制备。