[發明專利]一種短鏈無機酸酯鈍化材料及其應用

有效

• 申請號: 202010528514.X
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111892518B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 陳淑芬;柳子威;盧瑤;黃維
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: C07C309/14
• 分類號: C07C309/14;C09K11/02;C09K11/06;H01L51/50;H01L51/52
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽;杜春秋

本發明提出了一種短鏈無機酸酯鈍化材料，包括一個極短的烷基鏈段，所述烷基鏈段包含一個特殊官能團A和官能團B，所述官能團A為硫酸酯基、硫酸氫酯基、亞硫酸酯基、亞硫酸氫酯基、亞硝酸酯基、硝酸酯基、磺酸酯基、磷酸酯基和磷酸氫酯基中的至少一個，所述官能團B為氨基。本發明提供的短鏈無機酸酯與缺陷相互作用，對鈣鈦礦量子點的表面有著良好的鈍化效果。

技術領域

本發明涉及一種短鏈無機酸酯鈍化材料和所述材料鈍化鈣鈦礦量子點的應用，屬于光電材料與器件技術領域。

背景技術

鈣鈦礦材料是一類具有ABX₃結構通式的晶體結構，有機/無機金屬鹵化物鈣鈦礦的A位通常為銫(Cs⁺)、甲胺(CH₃NH₃⁺,MA⁺)、甲脒(CH(NH₂)⁺,FA⁺)等一價陽離子，B為Pb²⁺、Sn²⁺、Cu²⁺等二價陽離子，X則是鹵素陰離子如Cl^－、Br^－、I^－等。B位和X位離子配位形成八面體結構，八面體之間以共頂點的形式構成鈣鈦礦的基本框架，而A位陽離子則填充于八面體的中間位置來維持結構穩定和電荷平衡。當鈣鈦礦尺寸減小至其激子玻爾半徑或者以下時，會發生強烈的量子限域效應，因此被稱為鈣鈦礦量子點。

量子點尺寸越小，表面積體積之比增大，由于鈣鈦礦表面的離子脫落，產生未配位滿的鉛離子形成帶電缺陷，從而引起材料進一步降解以及光電性能下降。利用某些特殊性質的材料來鈍化這些表面鉛離子是提升鈣鈦礦量子點光電性能的重要手段之一。裸露鉛離子與鈍化材料相結合，避免鉛離子誘導激子產生非輻射復合，可以有效改善量子點的光電性能。近些年來，有很多工作陸續報道了不同的鈍化材料減少表面的缺陷，例如季胺溴化物、有機-無機雜化離子對、有機聚合物等，有效的提升了鈣鈦礦光電器件的性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術中鈣鈦礦表面存在的缺陷，提供一種短鏈無機酸酯鈍化材料和應用，通過向鈣鈦礦量子點中引入短鏈無機酸酯，鈍化量子點表面以提升量子點的光電性能和穩定性。

本發明提供一種短鏈無機酸酯鈍化材料，所述短鏈無機酸酯鈍化材料包括一個極短的烷基鏈段，所述烷基鏈段包含一個特殊官能團A和官能團B，所述官能團A為硫酸酯基、硫酸氫酯基、亞硫酸酯基、亞硫酸氫酯基、亞硝酸酯基、硝酸酯基、磺酸酯基、磷酸酯基和磷酸氫酯基中的至少一個，所述官能團B為氨基。

本發明提供的兩性短碳鏈化合物可以通過呈負電性的官能團A 與鈣鈦礦量子點中未配位滿的鉛離子相互作用，降低缺陷態密度；官能團B可以質子化成為帶正電的銨根陽離子填補鈣鈦礦表面陽離子空位。所述的材料對鈣鈦礦量子點熒光強度、壽命有明顯的提升作用。基于本發明的所述的短鏈無機酸酯鈍化材料制備的鈣鈦礦量子點在發光二極管、太陽能電池、光電探測器、薄膜晶體管和激光器等領域有著良好的應用前景。

作為本發明的進一步技術方案，所述短鏈無機酸酯鈍化材料的結構通式如下所示：

式中，R＝(CH₂)_n，1≤n≤6且n取整數，X為硫酸酯基、硫酸氫酯基、亞硫酸酯基、亞硫酸氫酯基、亞硝酸酯基、硝酸酯基、磺酸酯基、磷酸酯基和磷酸氫酯基中的至少一種。

本發明還提供了一種短鏈無機酸酯鈍化材料的應用，所述短鏈無機酸酯鈍化材料對鈣鈦礦量子點進行鈍化。

本發明提供的短鏈無機酸酯鈍化材料的應用，所述短鏈無機酸酯鈍化材料直接加入鈣鈦礦前驅體溶液中作為添加劑使用，鈍化缺陷。