论文总字数：19867字

摘 要

全无机型钙钛矿量子点CsPbX₃（X=Cl，Br和I）基于其具有半宽峰相对较窄、荧光量子效率较高以及发光波长可覆盖整个可见光谱（450-650nm）等众多优点而备受关注，故而近年来对此类全无机型钙钛矿量子点的研究越来越多。

本论文首先介绍钙钛矿量子点的概念、特点等，综述了无机型钙钛矿量子点的制备方法。实验方法延用本课题组前期研究方法，使用配体辅助再沉淀法制成高性能钙钛矿量子点，使用离子交换法实现钙钛矿量子点的尺寸调控，对其进行各种表征，采用丝网印刷技术，将所制备出的CsPbBr₃钙钛矿量子点成功应用于荧光图案化。

关键词：量子点 钙钛矿 配体辅助再沉淀 丝网印刷

Preparation and Patterning of Perovskite Quantum Dots

Abstract

The all-inorganic perovskite nanocrystals CsPbX₃ (X = Cl, Br and I) have many advantages based on their relatively narrow half-broad peaks, higher fluorescence quantum efficiency, and broad wavelengths covering the entire visible spectrum (450-650 nm) And concern. Therefore, in recent years, this kind of all-inorganic perovskite quantum dots research more and more.

This paper first introduces the concept and characteristics of perovskite quantum dots, and summarizes the preparation method of inorganic perovskite quantum dots. The method was used to prepare high-performance perovskite quantum dots by using ligand-assisted reprecipitation method. The ion exchange method was used to realize the size regulation of perovskite quantum dots. Using printing technology, the prepared CsPbBr₃ perovskite quantum dots were successfully applied to fluorescent patterning.

Key words: Quantum dots; Perovskite; LARP technique; Screen printing

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 前言 1

1.1引言 1

1.2量子点的基本特性 2

1.2.1 量子尺寸效应 2

1.2.2 表面效应 2

1.2.3 宏观量子隧道效应 2

1.2.4 小尺寸效应 3

1.3全无机型钙钛矿量子点的意义 3

1.3.1全无机型钙钛矿量子点的结构 4

1.3.2全无机型钙钛矿量子点的制备方法 4

1.4全无机型钙钛矿量子点的光学性质 5

1.5国内外研究现状 6

1.6无机型钙钛矿量子点的应用 7

1.6.1光电探测器 7

1.6.2 QLED应用 8

1.6.3激光材料 8

1.6.4太阳能电池 9

1.7本文研究思路与途径 9

第二章 实验过程及表征手法 10

2.1试剂及实验仪器 10

2.1.1实验试剂表 10

2.1.2实验仪器表 11

2.1.3分析仪器表 11

2.2实验操作过程 11

2.2.1CsPbBr₃钙钛矿纳米晶的制备 11

2.2.2CH₃NH₃X（X=Cl、Br、I）前驱体的制备 12

2.2.3阴离子交换操作 12

2.3 CsPbBr₃纳米晶的表征方法 12

2.3.1紫外-可见吸收光谱分析（UV-Vis） 12

2.3.2荧光光谱分析（PL） 12

2.3.3 X射线衍射（XRD） 13

2.3.4 TEM图像分析 13

2.3.5荧光寿命分析 13

第三章 结果与讨论 14

3.1 CsPbBr₃纳米晶的性能分析 14

3.1.1 CsPbBr₃量子点的光学性能分析 14

3.1.2 CsPbBr₃量子点的XRD表征 15

3.1.3CsPbBr₃量子点的TEM分析 16

3.1.4 CsPbBr₃量子点的荧光寿命分析 17

3.2 CsPbBr₃纳米晶体的尺寸调控 17

3.3 CsPbBr₃纳米晶体的图案化应用 19

第四章 结论与展望 20

4.1结论 20

4.2展望 20

参考文献 21

致谢 24

第一章 前言

1.1引言

量子点包括数量有限的原子，各自尺寸在纳米级别，故被称之为纳米晶，组成元素来自II－VI族或III－V族，对应的粒径范围为1-10纳米。温度以及配体的不同，包括反应进行时间的快慢，都能直接控制量子点的尺寸和形状，进而导致能级分裂，改变其具体能级。尺寸变小，对面的能级能隙将有所增大，从而引发荧光发射波长蓝移^[1]。

不同于其他传统有机染料，由于量子点可以发射可调的荧光，而且发射的荧光具有窄且对称的特征，使其发展成常用的标记材料。除此之外，由于具备连续吸收光谱的能量，大大降低了使用激发光源的数量，仅凭一个即可发出一系列具有波长差异的荧光量子点。在所有的纳米材料中，量子点纳米晶体由于具有真正尺寸依赖的光学性能^[2]，已广泛应用于太阳能电池^[3]、光电设备^[4]、传感器^[5]以及生物标记^[6]等领域。

大量研究表明量子点的种类非常丰富，其中最受人们重视的是钙钛矿结构的量子点，原因就在于其具有极强的发光效率，而且发射出的谱线非常窄，就目前发展趋势来看，其完全有望成为光电器件中至关重要的核心材料^[7]。

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