镓离子掺杂的CsPbBr3量子点的制备及其性能研究
2021-02-23周民华张文进潘春阳
广东工业大学学报 2021年2期
周民华,张文进,潘春阳
(广东工业大学 轻工化工学院,广东 广州 510006)
无机钙钛矿量子点具有高光致发光的优点,高荧光量子产率(Photoluminescence Quantum Yield,PLQY,)高达90%,波长可调,半峰宽窄,高载流子迁移率和相对较低的制备成本[1-8]。因此,无机钙钛矿量子点的最新发展引起了研究人员对太阳能电池、发光二极管、光电探测器和激光器等应用的浓厚兴趣[9-12]。钙钛矿材料被认为是制造钙钛矿量子点的最佳选择。高性能太阳能电池因为具有长的电子空穴扩散长度和高载流子迁移率,使得钙钛矿太阳能电池的功率转换效率也从最初的3.8%提高到22.1%[13]。目前,研究人员发现钙钛矿材料能在光催化和光电子学中应用。例如,Zhang等[14]通过将钙钛矿材料负载在石墨烯或g-C3N4上实现了光催化还原CO2。
然而,由于钙钛矿量子点中Pb元素的毒性,Pb基钙钛矿量子点的商业应用受到很大限制,因此,有必要用其他无毒金属元素代替有毒的Pb。杂金属离子的掺杂广泛用于调节纳米结构材料的物理和化学性质。一些研究小组报道了将金属离子掺入到钙钛矿量子点中用于调节其光学性能,同时保持其晶体结构和形态的方法。例如,Yang的团队成功地用Mn2+取代了钙钛矿量子点中的Pb2+位点,并引起了更多的强发射,使其集中在580 nm附近,而Mn离子的取代则极大地将CsPbCl3的光致发光量子产率从5%提高到54%[15]。已经发现钙钛矿型量子点中的阳离子如Rb+,Ag+,Cu+,Ce3+,Eu2+,Sn2+,Bi3+可能是Pb2+的替代元素。并且钙钛矿量子点暴露在空气中也是不稳定的,同样也限制着其在商业上的应用[16-20]。……
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