热注入法制备 Cs2AgxNa1-xInCl6:Bi量子点及性能的研究

李泽欣

山东大学晶体材料研究院 250100

摘要

利用热注入法制备了Cs₂Ag_xNa_1-xInCl₆:Bi量子点，并对其结构及光学性质性质进行研究。掺杂了Bi离子之后的光谱图在600nm处有明显的发射峰，并且实现了400-800nm的宽发射峰。在365nm紫外激发下发出白光，在紫外灯的照射下呈现出橙色发光。

绪论

随着量子点研究的不断发展，探索能合成高质量量子点的方法显得尤为重要。目前，合成量子点最为广泛的方法为高温热分解法^[1-2]。铅基钙钛矿量子点存在着几个重要的问题：（一）发光机理不明确。（二）铅的毒性。（三）铅基钙钛矿稳定性较差，在极性溶剂中易分解或团聚，对光、热以及潮湿的环境非常敏感；（四）量子点表面的长链配体不利于晶粒间的电子转移，这成为阻碍制备高效光伏器件的一大原因。因此有必要开发无铅钙钛矿量子点。于是科研人员利用一个1价阳离子和一个3价阳离子合作取代两个Pb²⁺。有极大的希望成为铅基卤化物钙钛矿的替代品^[3-6]。在我们的工作中，为了突出此类无铅钙钛矿量子点材料的最大优势，我们考虑了反应物的反应时间、反应温度，以及溶剂活性对平衡反应的影响。因此我们从调整Ag/Na的摩尔比，整个平衡反应的反应时间，反应温度入手制备出高量子产率的Cs₂Ag_xNa_1-xInCl₆量子点。

实验部分

1.实验材料

十八烯、油酸和油胺、醋酸银、醋酸铟、醋酸铋、油酸钠，碳酸铯，苯甲酰氯，环己烷。

2.实验步骤

所有原料加入到四口烧瓶中，通入N₂，在磁力搅拌下，按照2℃/min的速率升温至140℃，然后后快速注入苯甲酰氯，并以特定的时间间隔取样，停止反应后用冰水冷却。

3.结果与讨论

我们采用热注入法制备Cs₂Ag_xNa_1-xInCl₆:Bi量子点。我们采取最后将Cl源注入到溶液中的顺序。通过XRD检测（Fig.1）的分析，证实了所合成的量子点为纯双钙钛矿相，结晶度良好。量子点为纯相材料，没有生成AgCl等二次相^[10]。

Fig.1XRDpatternofBi-dopedCs₂Ag_xNa_1-xInCl₆:BiQDs

通过TEM（Fig.3）分析可知，量子点呈现均匀的立方形貌，说明合金化没有明显改变晶体结构。

Fig.3(a)-(f)shown as Low-resolution TEM images of Bi-doped Cs₂Ag_xNa_1-xInCl₆QDs.

PL光谱如Fig.4所示，我们探究了不同Ag/Na摩尔比在不同反应温度下的PL强度的变化特征。量子点的荧光强度先随着温度的升高而增强，在140℃到达最高强度。

Fig.4 PL emission spectra (λ_ex=365nm) of(a)-(e) Cs₂Ag_xNa_1-xInCl₆:Bi(x=0.2,0.4,0.6,0.8,1.0).

结论

我们利用热注入法制备方法合成了Cs₂Ag_xNa_1-xInCl₆:Bi量子点。通过调节反应温度以及不同Ag/Na的摩尔比，优化实验条件及实验工艺，制备出的量子点的量子产率分别为57.81%。XRD显示样品结晶性好，离子的掺杂未引起相变，也没有AgCl二次相的产生。PL光谱显示出，尽管改变Ag/Na摩尔比，反应时间以及反应温度，峰值均在~600nm固定不变，量子点在365nm激发下显示出橙色发光，可用作制备白光LED的原料。

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