[發(fā)明專利]一種通過離子液體鈍化消除藍(lán)色準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜中低維量子阱域的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111243539.6
• 申請(qǐng)日: 2021-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN114171707A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢軍;張明明;朱寧寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L51/54
• 分類號(hào): H01L51/54;H01L51/56;H01L51/50
• 代理公司: 青島中天匯智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37241
• 代理人: 孟琦

本發(fā)明通過引入離子液體來消除基于傳統(tǒng)銨鹽制備的低維準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜中的量子阱域(鈣鈦礦薄膜層數(shù)為1、2、3)，由于乙酸正丁銨(BAAc)與溴化甲銨(MABr)分子獨(dú)特的作用機(jī)制，使得乙酸根負(fù)離子(Ac^?)與溴負(fù)離子(Br^?)具有較低的陰離子交換能壘，故BAAc僅對(duì)基于甲銨基的鈣鈦礦薄膜材料具有鈍化作用。基于此，本發(fā)明成功制備出具有光滑、窄量子阱域且隨機(jī)晶粒排列的準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜。與基于傳統(tǒng)有機(jī)配體正丁銨溴(BABr)制備的PeLEDs相比，基于乙酸正丁銨(BAAc)制備的PeLED在發(fā)光亮度和效率方面得到了極大提升。

技術(shù)領(lǐng)域 本發(fā)明屬于藍(lán)色準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜發(fā)光領(lǐng)域，涉及一種離子液體鈍化法消除藍(lán) 色準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜中低維量子阱域的方法。

背景技術(shù) 近年來，準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜材料在藍(lán)色發(fā)光領(lǐng)域顯示出優(yōu)異的光學(xué)性能。在準(zhǔn) 二維鈣鈦礦薄膜中，載流子在各種量子阱的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)中傳輸時(shí)，受限于溴化正丁銨的鈍化作 用，當(dāng)?shù)途S鈣鈦礦薄膜的層數(shù)為n＝1、2、3時(shí)，會(huì)在域內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的非輻射復(fù)合，從而降低 其發(fā)光效率。本發(fā)明制備的準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜材料，通過引入離子液體乙酸正丁銨(BAAc) 代替溴化正丁銨(BABr)來消除低維準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜中的量子阱域，這不僅能降低薄膜表 面的粗糙度，而且還能提高材料的光致發(fā)光量子效率。由于BAAc與溴化甲銨(MABr)之 間的陰離子作用，使得BAAc對(duì)甲銨基鈣鈦礦薄膜材料具有獨(dú)有的鈍化作用，因此基于離子 液體制備的鈣鈦礦發(fā)光二極管(PeLEDs)不僅在479nm處顯示藍(lán)色發(fā)射，而且在外量子效率 (EQE)和亮度方面的性能也得到顯著提高。本發(fā)明不僅為離子液體對(duì)準(zhǔn)二維鈣鈦礦的鈍化 作用方面提供了獨(dú)特的見解，而且將有助于制造出性能更加優(yōu)異的PeLEDs產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容 本發(fā)明通過引入離子液體來消除基于傳統(tǒng)銨鹽制備的低維準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜 中的量子阱域(鈣鈦礦薄膜層數(shù)為1、2、3)，由于乙酸正丁銨(BAAc)與溴化甲銨(MABr) 分子獨(dú)特的作用機(jī)制，使得乙酸根負(fù)離子(Ac^-)與溴負(fù)離子(Br^-)具有較低的陰離子交換能 壘，故BAAc僅對(duì)基于甲銨基的鈣鈦礦薄膜材料具有鈍化作用。基于此，本發(fā)明成功制備出 具有光滑、窄量子阱域且隨機(jī)晶粒排列的準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜。與基于傳統(tǒng)有機(jī)配體正丁銨溴 (BABr)制備的PeLEDs相比，基于乙酸正丁銨(BAAc)制備的PeLED在發(fā)光亮度和效率 方面得到了極大提升。本發(fā)明不僅有助于探索準(zhǔn)二維鈣鈦礦的形成機(jī)理，而且有助于促進(jìn)對(duì) 功能化陰離子的探索，以得到性能更加優(yōu)異的鈣鈦礦產(chǎn)品。

本發(fā)明所得產(chǎn)品性能及結(jié)構(gòu)如下：

1.基于BAAc制備的準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜的光學(xué)性質(zhì):

注：圖1見說明書附圖1

圖釋：(a)具有小n和大n域的準(zhǔn)二維鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)示意圖。基于BAAc(b，c)和BABr(d， e)制備的鈣鈦礦薄膜的穩(wěn)態(tài)吸收光譜和光致熒光光譜。

2.基于BAAc制備的準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜的結(jié)構(gòu)特征：

注：圖2見說明書附圖2

圖釋：(a-c)分別為基于BABr或BAAc制備的鈣鈦礦薄膜的XRD圖譜和局部放大圖譜。(d-g) 為基于BABr或BAAc制備的鈣鈦礦薄膜的掠入射小角度X射線散射圖譜。

3.基于BAAc制備的準(zhǔn)二維鈣鈦礦PeLEDs結(jié)構(gòu)及性能特性：

注：圖3見說明書附圖3

圖釋：(a)為PeLEDs的結(jié)構(gòu)示意圖。(b,c)為電流密度—電壓—亮度曲線(d,e)n＝2,n＝ 3分別由基于BABr或BAAc制備的PeLEDs的外量子效率—電流曲線。(f,g)為基于BABr 或BAAc制備的PeLEDs在6V下的n＝2、n＝3電致熒光光譜。BABr衍生的PeLEDs 在不同電壓下的發(fā)射強(qiáng)度可忽略不計(jì)。