[發明專利]基于共軛配體的鈣鈦礦量子點及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710548336.5
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN107267140B
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 吳朝新;代錦飛;段新華;焦博;侯洵
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C09K11/06
• 分類號: C09K11/06;C07F7/24;H01L51/46;H01L51/54;B82Y20/00;B82Y40/00
• 代理公司: 61200 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 劉強

本發明公開了一種基于共軛配體的鈣鈦礦量子點及其制備方法和應用，該鈣鈦礦量子點由外向內為有機共軛配體和鈣鈦礦量子點主體；有機共軛配體分子為具有全共軛結構的有機胺分子鈣鈦礦量子點組成為ABX3。本發明在有機全共軛分子中電子具有離域特性，電子在共軛體系中的移動性比在只存在共價單鍵的長鏈分子中的移動性明顯增強，從而提高載流子在整個鈣鈦礦量子點發光層中的遷移率，促進發光效率的提高。

技術領域

本發明屬于光電材料技術領域，涉及一種鈣鈦礦量子點及其制備方法和應用，尤其是一種以全共軛分子為配體制備鈣鈦礦量子點的方法及其應用。

背景技術

量子點是半徑小于或接近激子波爾半徑的半導體納米晶體，在外觀上一般為1-10nm的小顆粒。量子點在三維方向上的尺寸均非常的小，這就使得電子在量子點內的輸運性質受到限制，表現出極強的量子限效應，從而量子點中的能帶結構與塊體材料的大為不同。正是由于這種能帶結構的不同，以及能帶結構隨尺寸的可調性，使得量子點材料在在光電發光領域具有發光效率高，發光質量好，以及發光光譜可調的顯著優勢。

鑒于量子點材料在光電發光領域所具備的優勢，在2002年麻省理工大學的Coe等人則提出了基于量子點的LED—QDLED(quantum Dot LED)。OLED是一種新型的量子點發光器件，具有廣闊的應用前景。隨著量子點材料制備合成技術的不斷發展及性能優化，QDLED技術得到了迅速發展，商品化的QDLED產品也在相繼面世中。目前，應用于商業領域的QDLED產品主要采用Cd基化合物半導體量子點，一般采用配體穩定的厚核殼結構，制備工藝復雜，價格成本高，更為嚴重的是Cd為劇毒性材料，面臨巨大的環境問題。

近年來，在太陽能電池領域，一種新型的有機-無機雜化鈣鈦礦材料，其在短短幾年的時間內就達到了22％的光電轉換效率，從而備受矚目。這類材料具有合適可調的帶隙，高的載流子遷移率，長的擴散長度，以及特殊的缺陷性質。因此，其不但可以作為一種有效的光電轉換材料，同時也具有在發光二極管方面的潛在優勢。Sir Richard Friend教授及他的研究團隊最早實現了有機-無機雜化鈣鈦礦材料在室溫下的發光。Dinesh Kabra課題組通過調控I、Br、Cl的不同配比，實現電致發光的光譜可調。這些工作充分的說明有機-無機雜化鈣鈦礦材料在發光領域的應用可行性。但是，就目前研究結果來看，大尺寸的鈣鈦礦材料的發光效率不高，這主要是由于鈣鈦礦材料本身的激子束縛能較低所限制。

將鈣鈦礦材料與量子點技術相結合，所獲得的鈣鈦礦量子點不但具備半導體量子點的發光特性，同時還具有鈣鈦礦材料光譜范圍通過成分方便調控的便利，因此在過去短短幾年的時間里鈣鈦礦量子點的性能已經在很多領域趕上或者超過傳統的量子點，表現出了在發光領域的應用優勢。然而，在器件應用上，鈣鈦礦量子點功能層的導電性對最終的器件效率影響巨大。不管是對于傳統的二六族化合物半導體量子的制備，還是新興的鈣鈦礦量子點的制備油胺和油酸是兩種公認的可靠的表面配體。但是長烷基連配體阻礙了電子的有效傳輸，這就使得量子點功能層的導電性很差，影響使用性能。對于二六族半導體量子點，為了提高其導電性，通常在采用油酸或者油胺實現量子點制備之后，通過配體交換的方法將表面的長鏈配體換成小分子配體，如1，4苯二硫醇(Science 310,86–89(2005))。或者直接采用小分子無機配體充當表面配體例如，NH4SCN(Nano Lett.14,6210–6216(2014))，(N2H5)2In2Se4(Nano Lett.12,2631–2638(2012))

來提高量子點之間的電子傳輸性能