長春光機所研制出超小尺寸藍光鈣鈦礦量子點

日前，中科院長春光機所劉星元研究員團隊提出一種新的操作方法合成了制備了超小尺寸、高發(fā)光性能的藍光CsPbBr3鈣鈦礦量子點，所制備的鈣鈦礦量子點尺寸最小可達1.8納米（是目前國際上報道的單峰發(fā)射膠體CsPbBr3量子點最小尺寸）熒光量子效率最高可達100%（是目前國際上報道的鈣鈦礦量子點樣品的最高值），藍光鈣鈦礦量子點的穩(wěn)定性也得到了顯著提高，該工作對于藍光小尺寸鈣鈦礦量子點的制備及其在光電器件領域的應用具有十分重要的意義。

該成果發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》雜志上（Chemical Engineering Journal 2023，473，145213），第一作者為張會丹在讀博士生，通訊作者是劉星元研究員、郭曉陽副研究員和曾慶輝副研究員。

鹵鉛銫(CsPbX3, X = Cl, Br, I)無機鈣鈦礦量子點(PeQDs)因其優(yōu)異的光電特性而受到廣泛關注。其光學性質可以通過量子限域效應進行調節(jié)，但聚焦于膠體PeQDs中強量子效應的報道比較少。一方面，基于PeQDs溶液的多分散特性通常導致更大的量子點尺寸(超過10 nm)。另一方面，隨著PeQDs尺寸的減小，很難對其尺寸進行調節(jié)，最后會導致PL光譜不均勻展寬，甚至出現(xiàn)雙峰或多峰現(xiàn)象。量子點尺寸越小，量子點的PLQY越低，這一直是PeQDs應用的主要障礙之一。目前，具有強量子限域和單峰PL光譜的CsPbBr3 PeQDs的最小尺寸約為4 nm，其PL發(fā)射峰為467 nm。但純CsPbBr3 PeQDs的PL峰藍移與氯摻雜CsPbBr3 PeQDs相比仍有一定差距。因此，開發(fā)一種可靠的方法來實現(xiàn)CsPbBr3 PeQDs的超強量子約束，并將其PL峰調整到深藍(≤ 450 nm)區(qū)域，對于解決氯摻雜CsPbBr3 PeQDs相分離的負面影響具有重要意義。

張會丹等研究人員采用了一種新的合成策略，制備了超小尺寸單峰發(fā)射的CsPbBr3 PeQDs，成功實現(xiàn)了CsPbBr3 PeQDs的強量子約束效應，并且CsPbBr3 PeQDs的尺寸大小可以通過改變引入DBSA配體的量的多少來調節(jié)。隨著粒徑的減小，發(fā)射波長藍色從485 nm向448.8 nm藍移。最小的量子點平均尺寸為1.8 nm，發(fā)光峰位于448.8 nm處，發(fā)光顏色為深藍色。

DBSA能與暴露的Pb離子牢固結合，形成穩(wěn)定的配體結合態(tài)，有效鈍化PeQDs表面的溴空位，PLQY最高可達100%。DBSA配體與CsPbBr3 PeQDs表面相互作用強，擴散系數(shù)小，有利于材料長期穩(wěn)定，實現(xiàn)15℃下放置90天PLQY無明顯下降的良好穩(wěn)定性。CsPbBr3 PeQDs可應用于白光二極管中，增強青色光譜區(qū)的發(fā)射強度，實現(xiàn)色坐標為(0.32,0.33)的純白光二極管，對維護人們的身心健康具有重要的應用價值。

CsPbBr3PeQDs的制備機理示意圖及形貌和發(fā)光性能 該工作得到了多項國家自然科學基金和吉林省科技攻關項目的支持。

相關鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.145213