1、學(xué)校代碼: 10251學(xué)號：Y30150565碩士學(xué)位論文 CsPbX3(X=Cl, Br, I) 量子點(diǎn)合成 論文題目：QLED 制備研究 化工過程機(jī)械 學(xué)科專業(yè)：研究方向： 綠色能源方向 論文作者：指導(dǎo)教師：殷宇航 欒偉玲 教授 定 稿 日 期 ： 2018 年 03 月 13 日 分類號：O472密級： U D C： 華 東 理 工 大 學(xué) 學(xué) 位 論 文 CsPbX3 (X=Cl, Br, I)量子點(diǎn)合成及 QLED 制備研究 指 導(dǎo) 教 師 姓 名 ： 欒 偉 玲 教 授 機(jī)械與動力工程學(xué)院 申請學(xué)位級別： 碩士 專 業(yè) 名 稱： 化工過程機(jī)械 論文定稿日期： 2018-03-13

2、論文答辯日期： 2018-05-14 學(xué)位授予單位： 華東理工大學(xué) 學(xué)位授予日期： 答辯委員會主席：劉陽橋 研究員 評 閱 人：劉陽橋 研究員 陳 浩 峰 教 授 華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 I 頁CsPbX3 (X=Cl, Br, I)量子點(diǎn)合成及 QLED 制備研究摘要近年來，鈣鈦礦材料因其優(yōu)越的光電性能引起了廣泛的關(guān)注，成為光電領(lǐng)域的關(guān)鍵材料。全無機(jī)鈣鈦礦(CsPbX3(X=Cl,Br, I)量子點(diǎn)具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、帶寬可調(diào)、色高、色域廣等特點(diǎn)成為發(fā)光二極管(QLEDs)技術(shù)的核心材料。然而目前對材料合成和結(jié)晶性問題的研究還存在不足，本文通過研究 CsPbX3(X=Cl, Br,I)量子點(diǎn)

3、材料合成工藝方法，探討了材料重結(jié)晶過程，并制備了相應(yīng)的 QLED 器件。論文研究內(nèi)容如下：探究熱注入方法制備全無機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)( CsPbX3，X=Cl, Br, I)的過程，對產(chǎn)物進(jìn)行了性能測試和表征。改變反應(yīng)溫度和鹵素原子的種類，可以使全無機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)(CsPbX3，X=Cl,Br, I)的激發(fā)光譜在可見光范圍(400 700nm)內(nèi)調(diào)節(jié)。制備了禁帶寬度(Eg)分別為 3.07(CsPbCl3)、2.37(CsPbBr3)和 1.72 eV(CsPbI3)器件制備研究提供了理論計(jì)算和材料合成基礎(chǔ)。的量子點(diǎn)材料，為后期光電考察了常溫重結(jié)晶方法制備 CsPbBrxI3-x 過程。常溫重結(jié)晶反

4、應(yīng)過程中，CsPbBrxI3-x 量子點(diǎn)的熒光峰與 Br 和 I 的雜化比例有關(guān)，通過調(diào)節(jié)雜化比例，可以使雜化量子點(diǎn)的熒光峰在 510 689nm 可調(diào)。當(dāng) x 值在 0 - 3 之間改變時，材料的禁帶寬度可在 1.74 2.37eV 之間調(diào)節(jié)，獲得能與電子傳輸材料和空穴傳輸材料進(jìn)行能帶匹配的光電材料。制備 ITO/PEDOT:PSS/Poly-TPD/CsPbBr3 QDs/TPBi/Al/LiF 結(jié)構(gòu)的 QLEDs 器件，利用兩種空穴材料優(yōu)化器件發(fā)光層平衡載流子的傳輸情況，考察了量子點(diǎn)濃度對器件性能的影響。當(dāng)量子點(diǎn)濃度為 20 mg/mL 時，制備了發(fā)光效率和 EQE 分別為 0.32 (

5、lm/W)和0.2 %的發(fā)光器件，完成了 QLED 器件制備過程濃度工藝的探索。關(guān)鍵詞：鈣鈦礦；量子點(diǎn)；CsPbX3；量子點(diǎn)發(fā)光二極管(QLED)華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第 II 頁Synthesis of CsPbX3 (X=Cl, Br, I) Quantum Dots and Preparation ofQLEDs DevicesAbstractRecently, all-inorganic perovskite CsPbX3 (X = Cl, Br, I) has been attracted more and more attentions due to its superior p

6、hotoelectric properties, and it has become the star-material in the field of optoelectronic devices. The superior performance mainly show in high quantum yield (90 %), narrow emission spectrum (FWHM=12 - 42nm), and wide bandgap adjustment range (400 - 700nm). The band gap of the materials could been

7、 tuned by changing the systhesis temperature and compositions. So the material is widely used in solar cells, QLEDs, optical detectors and other optoelectronic devices. However, the current research on the photoelectricproperties of materials is far from enough. This article starts with the synthesi

8、s ofCsPbX3(X=Cl, Br, I) quantum dots, studies the synthesis process of materials, discusses the recrystallization process of materials in detail, and finally uses the materials to preparate QLEDs. The contents of this thesis are as follows:All-inorganic perovskite quantum dots (CsPbX3, X=Cl, Br, I)

9、were synthesiszed by hot- injection under different temperatures. The properties of the products were tested and characterized, and the results were analyzed. By changing the reaction temperature and the type of halogen atoms, the PL spectrum of QDs (CsPbX3, X=Cl, Br, I) can be adjusted in the visib

10、le light spectra range (400 - 700 nm). Based on the absorption spectra of the materials and the Tauc equation, the band gaps of CsPbCl3, CsPbBr3, and CsPbI3 quantum dots are 3.07, 2.37, and 1.72 eV, respectively.The process of preparing CsPbBrxI3-xby the room-temperature recrystallization methodwas

11、discussed. During the recrystallization reaction at room temperature, the fluorescence peaks of CsPbBrxI3-x quantum dots are related to the hybridization ratio of Br and I. By adjusting the hybridization ratio, the fluorescence peaks of hybrid quantum dots can be adjusted from 510 to 689 nm. As for

12、CsPbBrxI3-x quantum dots, when the value of x varies between 0 and 3, the band gap of the material can be adjusted between 1.74 and 2.37 eV.Based on the propertiesof CsPbBr3 QDs, optoelectronic devices with QLEDs structurecontainingITO/PEDOT:PSS/Poly-TPD/CsPbBr3QDs/TPBi/Al/LiFstructures were designe

13、d.The effect of QDs concentration on the performance of LED devices was explored in the experiment. Five groups of experiments with 5, 10, 15, 20, and 25 mg/ml of QDs concentration were set up. The maximum luminous efficiency (0.32 (1 l/W) and EQE (0.2 %) were obtained when the concentration of QDs

14、was 25 mg/ml, respectively.Keywords: Perovskite; Quantum Dot; CsPbX3; Quantum Dot Light-Emitting Diode (QLED)華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 III 頁目錄 摘要IAbstractII目錄III第 1 章緒論11.1 課題的研究背景11.2 鈣鈦礦材料介紹21.2.11.2.21.2.3鈣鈦礦材料結(jié)構(gòu)介紹2材料相轉(zhuǎn)變3材料禁帶寬度調(diào)節(jié)31.3全無機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)41.3.1CsPbX3 (X=Cl, Br, I)性能介紹41.3.2鈣鈦礦材料的合成方法61.4鈣鈦礦 LEDs 介紹81.4.

15、11.4.21.4.31.5QLEDs 結(jié)構(gòu)原理8鈣鈦礦 LEDs 發(fā)展歷程9鈣鈦礦 QLEDs 當(dāng)前問題11本文研究內(nèi)容12第 2 章實(shí)驗(yàn)設(shè)備及表征方法142.1前言142.2試劑、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及表征142.2.12.2.22.2.3試劑和藥品14實(shí)驗(yàn)設(shè)備15實(shí)驗(yàn)的表征152.3 實(shí)驗(yàn)用量子點(diǎn)合成172.3.1 高溫一步合成方法172.3.2 常溫兩步混合合成方法182.4 本章小結(jié)18第 3 章 全無機(jī)鈣鈦礦材料制備及測試分析193.1前言193.2鹵素原子對量子點(diǎn)結(jié)晶性影響19華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第 IV 頁3.2.1 實(shí)驗(yàn)方案193.2.2 量子點(diǎn)材料表征及分析203.3溫度對 CsPbBr3量子點(diǎn)結(jié)晶性影響233.3.1 實(shí)驗(yàn)方案233.3.2 結(jié)果及討論253.4材料禁帶寬度計(jì)算283.5結(jié)論29第 4 章常溫重結(jié)晶制備雜化鈣鈦礦量子點(diǎn)過程研究314.1前言314.2 量子點(diǎn)常溫重結(jié)晶過程監(jiān)測314.2.1 實(shí)驗(yàn)方法314.2.2 重結(jié)晶過程 PL 光譜實(shí)時監(jiān)測324.3 重結(jié)晶過程數(shù)據(jù)分析及過程探討344.3.1 數(shù)據(jù)過程提取分析344.3.2 結(jié)果及討論354.4重結(jié)晶產(chǎn)物性