钙钛矿量子点研究进展 PPT课件
钙钛矿简述PPT课件
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不同种类的钙钛矿在物理性质、化学性质和晶体结构等方面存在差异，因此在应 用领域也有所不同。
02
CATALOGUE
钙钛矿的应用领域
太阳能电池
高效能源转换
钙钛矿太阳能电池具有较高的光 电转换效率，可利用太阳光能转 化为电能，为可再生能源领域提 供了一种有效的解决方案。
低成本制备
钙钛矿材料合成相对简单，且制 备工艺较为成熟，有望降低太阳 能电池的生产成本，促进太阳能 应用的普及。
传感器
气体传感器
钙钛矿材料对气体敏感，可以用于制造高性能的气体传感器，在环境监测、工 业控制等领域具有应用价值。
生物传感器
钙钛矿材料可以与生物分子结合，用于制造生物传感器，用于检测生物分子、 病毒和细菌等，在医疗诊断和食品安全等领域具有应用价值。
03
CATALOGUE
钙钛矿的研究进展
提高光电转换效率的研究进展
钙钛矿的结构特点
钙钛矿结构是一种ABO3型化合物， 其中A和B是两种不同的元素，O是 氧元素。
钙钛矿结构的特点是具有立方晶格结 构，其中A离子位于立方晶胞的中心， B离子和O离子位于面心上，形成了一 个连续的三维网络。
钙钛矿的分类
根据A、B位阳离子的不同，钙钛矿可以划分为多种类型，如铅基钙钛矿、锡基钙 钛矿等。
Байду номын сангаас影响。
界面工程
优化钙钛矿与电极、衬底之间的界 面性质，减少界面反应和失配应力 ，提高器件稳定性。
封装与保护
采用有效的封装和保护技术，降低 环境因素对钙钛矿器件的影响，延 长器件使用寿命。
器件集成与制造工艺研究进展
01
02
03
图案化技术
钙钛矿量子点研究进展资料
③ 无机钙钛矿是一种具有高产 率、高单分散性、宽发射谱 范围、发射光谱可调、短荧 光寿命、低制备成本等优点 的纳米材料。
在LED、光电探测器、 太阳能电池、量子点 激光器等器件上具有 广阔的应用前景。
合成方法
热注入法
过饱和结晶
2016年南京理工大学曾海波团队发 表在Adv. Funct. Mater. DOI: 10.1002/adfm.201600109
➢ 由于发光特性依赖量子点尺寸， 传统的Ⅱ-Ⅵ族量子点的合成的重 复性并不高，很难获得具有相同 尺寸分布。
➢ 发光位置会随着温度的改变而改 变。
➢ 硒化镉等具有很强刺激性。接触 可引起恶心、头痛和呕吐。
传统量子点
CsPbX3（X=Cl、Br、I）量子点 克服了传统的Ⅱ-Ⅵ族量子点的 上述缺陷。
① CsPbX3量子点的量子限域效 应相对较弱，尺寸的不均一 性和表面陷阱状态不会对其 发光性质有较大的影响，因 此 CsPbX3量子点不需要包壳 便可获得超过 90%的量子产 率。
首次提出利用过饱和结晶的方法 获得了高质量的CsPbX3量子点并研 究了其在WLED上的应用。
微波法
DOI:10.1039/c7cc0486a
离子交换法
Chem. Eur. J. 2018, 24, 1898 –1904
CsPbBr3 + 3I-
= CsPbI3+3Br-
改进（掺杂）
• 实质：通过加入Mn（或其 它稀土金属）源取代CsPbX3 中的一部分Pb,达到调节颜 色的目的。
钙钛矿（CsPbX3）量子点的合成与研究 汇报人：陈小鹏
目录
背景&意义 合成方法 改进方法 难题&应用
钙钛矿结构及相关功能材料 ppt课件
例：由热运动引起的自发极化
自发极化主要是由晶体中某些离子偏离了平衡位置，使单位晶胞 中出现了偶极矩，偶极矩之间的相互作用使偏离平衡位置的离子 在新的位置上稳定下来，同时晶体结构发生了畸变。
BaTiO3：钙钛矿型结构
• ° • 立方晶系（大于120 oC） ：
• • 晶胞常数：a = 4.01A
氧离子的半径：1.32A
当交换积分常数a为正时交换能为最小值的条件是相邻原子间的电子自旋角动量同向平行排列0cos当交换积分常数a为负a0时交换能为最小值的条件是相邻原子间的电子自旋角动量反向平行排列180cos根据能量最小值原理当铁磁体内部相邻原子的电子交换积分常数a取正值时相邻原子自旋磁矩要同向平行排列从而实现自发磁化至饱和
斜方晶系 ( 111）方向↓←- 80 oC
三方晶系
立方晶系
Ps 斜方晶系
Ps 四方晶系
Ps 三角晶系
BaTiO3单晶的介电常数与温度的关系
2. BaTiO3自发极化产生的原因：
Ti4+－O2-间距大（2.005A），故氧八面体间隙大, 因而Ti4+ 离子能在氧八面体中震动。
T>120℃，Ti4+处在各方几率相同（偏离中心的几率为零）， 对称性高，顺电相。
两个电子自旋角动量的矢量模型
如图，按经典矢量模型处理： Eex= -2As1s2 cos
当交换积分常数A为正时，交换能为最小值的条件是相邻原子间的电子自旋角 动量同向平行排列（=0，cos =1）。
当交换积分常数A为负（A<0）时，交换能为最小值的条件是相邻原子间的电 子自旋角动量反向平行排列（=180°，cos = 1）。
2.2 压电及铁电材料
2.2.1 电介质的极化
有机钙钛矿材料研究进展ppt课件
光电探测器
燃料电池
有机钙钛矿材料的制备
块状晶体制备
量子点制备
大块钙钛矿单晶生长 Jinsong Huang et al,DOI: 10.1126/science.aaa5760
Haizheng Zhong et al,acsnano,2015,9 4533– 4542
有机钙钛矿材料的制备
薄膜制备
T6/10
钙钛矿材料研究进展
报告人：张帅 时间：2016.2.25
报告目录
1 认识钙钛矿结构材料 2 钙钛矿材料的性质与应用 3 有机钙钛矿材料的制备 4 研究任务与挑战
认识钙钛矿结构材料
天然钙钛矿结构
钙钛矿典型模式图
• 以ABX3为基本化学式的钙钛矿因最早发 现于钙钛矿石中的钛酸钙(CaTiO3)化合 物而得名。钙钛矿结构的特征是以B位 阳离子为中心的X八面体共顶连接、并 嵌在以A位离子为顶点的四方体中。
THANK YOU
SUCCESS
2019/6/10
钙钛矿材料的性质与应用
光吸收能力
钙钛矿和其他太阳能电池材料的吸收系数
作为一个直接带隙半导体, 钙钛矿型有机-无机杂化半导 体在可见光波段有着很高的宽带吸收效率
nature photonics 2014,8,506-
CH3NH3PbX3的光吸收谱(虚线)和PL 谱(实线)，PL谱的峰距光吸收带边 沿有很小的斯托克斯位移。表明钙 钛矿晶体具有很小的振动弛豫
四角晶系（162-327K） 斜方晶系（小于162K）
认识钙钛矿结构材料
有机阳离子起什么作用？
低温（<150k）, PbI6八面体 发生畸变，MA只能沿C-N键旋 转
温度升高后，MA可沿C-N键平行或 垂直转动
钙钛矿ppt
FIVE 市场化问题
1、没有严格的器件性能评估方法。 2、 电池效率的可重现性差。 3、 材料对空气和水的耐受性以提高器件的稳定性差。 4、 电池材料有毒。 5、 无法大规模生产。
钙钛矿矿物就是Байду номын сангаасBNNO（或Ba，Ni共改性
金属电极 HTM
钙钛矿光敏层 ETM FTO 玻璃
FOUR 光转化为电能
激子生成示意图
太阳光入射到电池吸收层后随即被吸收， 光子的能量将原来束缚在原子核周围的电 子激发，使其形成自由电子。 由于物质整体上必须保持电中性，电子被 激发后就会同时产生一个额外的带正电的 对应物，物理学上将其叫做空穴。这样的 一个“电子--空穴对”就是科学家们常说 的“激子”。
光阳极：FT0和|T0导电玻璃 电子传输层(ETL)：接收带负电荷的电子载流子并且传输电子载流子的 材料，n型半导体。作用：促进光生电子-空穴对分离，提高电荷传输 效率。实验中背电极(Ag电极)一般用Ti02，但Ti02吸收紫外光产生光生 空穴影响钙钛矿太阳能电池的稳定性，所以空穴传输层用ZnO， Al2O3,Wo3，Zr0代替 光吸收层：钙钛矿层，收太阳光产生电子光阳极(FTO/To)空穴对，从 而高效的传输电子和空穴； 玻璃空穴传输层(HTL)：传输空穴；作用：促进电子和空穴在界面处的 分离，减钙钛矿太阳能电池的结构少复合，提高电池性能。实验中都 是spiro- OMe TAD，然而 spIro- OMe TAD的价格P型半导体昂贵、制备 工艺复杂，不利于大面积投入钙钛矿层到生产中，所以用P3HT， PCBM等有机物代替 背阴极：Au或Ag
的KNbO 3纳米晶体）越来越普及的电子设备，如手机和笔
钙钛矿太阳能电池 PPT精选文档
Application of Perovskite Solar Cells
全华锋，路顺茂，王晨宇，薛伟，唐川
低维材料及其应用教育部重点实验室，湘潭大学，湖南，411105
汇报内容
1
背景介绍及发展史
2
器件结构及原理
3 吸光材料的成膜技术及制备
4
C问lic题k 及to前ad景d展Ti望tle
传统的非晶硅太阳能电池，经 过多年的发展，其光电转换效率提 升缓慢．相比之下，近年来出现的 新型太阳能电池如有机太阳能电池 （OPV）、钙钛矿太阳能电池、染料 敏化太阳能电池（DSSC）和量子点 太阳能电池(quantum dot solar cells)，发展较快，光电转换效率 提升明显。
时间
团队
器件结构及原理
Reference
[1] The emergence of perovskite solar cells, Nature Photonics, 2014, 8, 506–514. [2] Perovskite Solar Cells: From Materials to Devices, Small, doi:10.1002/small201402767. [3]邓林龙, 谢素原, 黄荣彬,等. 钙钛矿太阳能电池材料和器件的研究进展[J]. 厦门大学
为立方相。高温立方相晶体结构具
有最大的电子传导特性。
5
器件结构及原理
钙钛矿太阳能电池器件结构及制备
图4 钙钛矿太阳能电池结构示意图及SEM照片
由掺杂氟SnO2 （fluorine-tin-oxide, FTO)导电玻璃、电子传输层（ETM）、钙钛矿 吸收层（如CH3NH3PbI3、CH3NH3PbI2Cl、CH3NH3PbBr3等）、空穴传输层（HTM） 和金属对电极组成。 电子传输层（ETM）多为ZnO、TiO2等，空穴传输层（HTM）多为Spiro-OMeTad、 FTAA、H3MT、PEDOT：PASS等固态介质材料。
无机合成材料--钙钛矿
一钙钛矿材料概述1.1钙钛矿材料研究背景纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(0.1-100 nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。
而钙钛矿量子点则属于三个维度均处于纳米级别的材料。
量子点是在空间的三个维度上的尺寸都小于100 nm的晶体，由于其尺寸较小其内部电子在各方向上的运动都受到限制，即明显的量子限域效应。
由于钙钛矿量子点材料具有较宽的吸收光谱，高的空穴电子迁移率，使得钙钛矿量子点材料成为研究的热点。
最先应用的是太阳能电池领域，并取得了快速的发展，从最开始的效率2.2%到现在已经超过20%；与此同时，由于其不断可修改的可调控的晶体尺寸，钙钛矿量子点材料在光源照明领域也正在探究和应用[1]。
1.2钙钛矿简介钙钛矿是一种钙钛氧化物矿物组成的钛酸钙（CaTiO3），1839年，德国矿物学家古斯塔夫·罗斯(Gustav Rose)在俄罗斯乌拉尔山脉发现了这种矿物，俄罗斯矿物学家列夫·佩罗夫斯基(Lev Perovski, 1792-1856)首次对它的结构进行了表征，所以后来便以Perovski的名字来命名钙钛矿[2]。
到后来，钙钛矿并不单单特指这种钙钛复合氧化物，而用来泛指一系列具有ABX3化学式的化合物[3]。
钙钛矿引人注目的晶体结构最早是由维克多·戈德施密特在1926年关于容差因子的著作中描述的。
1945年，海伦·迪克·梅加维根据钛酸钡的X射线衍射数据发表了该晶体结构[4]。
通常来说，钙钛矿的化学式组成中，A和B为阳离子，X为阴离子。
一般情况下，X离子被氧或卤化物占据，从而形成无机氧化物钙钛矿或卤素钙钛矿。
卤化物钙钛矿可进一步根据A的不同而进一步分为碱金属卤化物钙钛矿和有机-无机钙钛矿。
碱金属卤化物在A位上为一价的碱金属离子（Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+）和B位上一个二价阳离子，X位为卤素离子（Cl-,Br-,I-或者它们的任意组合）。
量子点钙钛矿LED的研究概述
量⼦点钙钛矿LED的研究概述注：参考⽂献和⽂章尚在整理ing...⼀常⽤术语1.（External quantum efficiency，EQE） 这是LED最重要的参数，它的定义为：因此，EQE越⼤，发射到外部的光⼦数越多，即LED越亮2 （Internal Quantum Efficiency, IQE）通俗的来说，外部量⼦效率是产⽣的电⼦数与所有⼊射的光⼦数之⽐；内部量⼦效率是产⽣的电⼦数与所有已经吸收的光⼦数之⽐。
3.量⼦点：量⼦点是⼀种低维半导体材料，⼀般为球形或类球形，直径常在2-20 nm之间,通过对这种纳⽶半导体材料施加⼀定的电场或光压，它们便会发出特定频率的光，量⼦点⼤⼩和颜⾊之间也存在相互关系4.钙钛矿：钙钛矿是指⼀类陶瓷氧化物，其分⼦通式为ABO3，由于晶体具有特殊的结构，在⾼温催化及光催化⽅⾯具有潜在的应⽤前景5. 钙钛矿量⼦点最先成熟的量⼦点材料为重⾦属，2015年兴起的钙钛矿材料称为下⼀代量⼦点材料6. 电流体喷印设备传统喷墨打印通过给溶液添加驱动⼒，把墨⽔从针头⾥推出来，电流体动⼒喷印通过电场⼒，把墨⽔从喷嘴处拉下来。
⼆、量⼦点1.概念 量⼦点是纳⽶⼤⼩的⼩型球形状半导体粒⼦，也被称为纳⽶半导体粒⼦或纳⽶晶体，通常有⽐激⼦波尔半径更⼩或接近的半径，仅仅由数个或数⼗个原⼦组成，施加电压会产⽣⾃发光，吸收并再释放同样波长的光。
另外，量⼦点还有⼀个特点：当受到光或电的刺激，量⼦点会发出有⾊光线，光线的颜⾊由量⼦点的组成材料和⼤⼩形状决定，这就意味着量⼦点能够改变光源发出的光线颜⾊。
它可由半导体材料组成，譬如：Ⅲ、Ⅴ族元素（如GaAs InP InGaAs InAs 、、、等）或Ⅱ、Ⅵ族元素（如CdTe CdS 、、 ZnSe CdSe 、等）。
同时，其组成也可是多种数种核/壳结构的半导体材料，如 CdSe/ZnS 量⼦点的尺⼨/电学/光学特性可以⽤在不寻常的电⼦和光电设备类别中，并有可能⽤于固态照明，信息显⽰，成像探测器和其他系统。
有机无机钙钛矿材料ppt课件
二、有机-无机杂化钙钛矿结构
1.钙钛矿结构
结构通式：ABO3
晶体结构：立方晶系
A
O
典型的钙钛矿结构材料为CaTiO3
A ：碱土或稀土离子rA > 0.090nm
B
B ：过渡金属离子rB > 0.051nm
O2-和半径较大的Ca2+共同组成立方紧密堆 积(面心结构)，Ti4+填充在位于体心的八面 体间隙中。(注：待会删，陈蓉可演讲时讲)
18
二、有机-无机杂化钙钛矿的应用
3.在激光器上的应用
钙钛矿材料作为激光材料的优势： •对于量子激光的增益效果十分好 •俄歇复合率也较低 •具有阈值低的特性
19
二、有机-无机杂化钙钛矿的应用
4.在传感器和探针方面的应用
20
二、有机-无机杂化钙钛矿的应用
5.其它应用
有机一无机杂化钙钛矿材料在电子学、磁学和热学方面也具有十分良好的性质， 故在微电子器件方面得到广泛应用。
1.光吸收性质——钙钛矿太阳能电池
优点： •节能 •环保 缺点： •光电转换效率低
13
二、有机-无机杂化钙钛矿的应用
基于有机-无机杂化钙钛矿材料 (CH3NH3PbX3) 制备的太阳 电池效率自 2009 年从 3.8% 增长到 19.6%。
光
电 转
PV—有机太阳能电池
换 效 率
DSSC—染料敏化太阳能电池 a-Si—非晶硅太阳能电池
Gustav Rose在1839年发现，后来由俄罗斯矿物学家L. A. Perovski 命 名。结构式一般为ABX3，其 中 A 和 B 是两种阳 离 子，X 是阴离子。
4
一、有机-无机杂化钙钛矿材料概述
什么有机-无机杂化钙钛矿？
提高钙钛矿量子点稳定性的研究进展
化工进展CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS2021年第40卷第1期提高钙钛矿量子点稳定性的研究进展吕斌1，2，郭旭1，2，高党鸽1，2，马建中1，2，麻冬3（1陕西科技大学轻工科学与工程学院，陕西西安710021；2轻化工程国家级实验教学示范中心，陕西西安710021；3陕西燃气集团富平能源科技有限公司，陕西渭南711700）摘要：钙钛矿量子点具有发光谱带较窄、发光可调、量子效率高等优异的光学性能，在发光二极管、激光发射器等领域广受关注。
但是钙钛矿量子点由于强离子性、高表面能及表面配体易迁移等特性而对环境高度敏感，使其在实际应用中受到限制。
本文简要介绍了钙钛矿量子点结构和不稳定的原因，综述了近年来提高钙钛矿量子点稳定性的主要方法，重点从离子掺杂、表面钝化、表面包覆及多重保护4个方面展开论述。
最后从绿色环保的角度出发，对高稳定生物质基钙钛矿量子点材料的制备进行了展望，提出使用具有特定结构的生物质材料及其衍生材料取代传统石油基试剂作为配体、溶剂或吸附重金属离子的外壳材料，可加速钙钛矿量子点朝着绿色低毒的方向发展。
关键词：钙钛矿；量子点；稳定性；生物质中图分类号：TN304文献标志码：A文章编号：1000-6613（2021）01-0247-12Research progress on the improvement of the stability of perovskitequantum dotsLYU Bin 1，2，GUO Xu 1，2，GAO Dangge 1，2，MA Jianzhong 1，2，MA Dong 3(1College of Bioresources Chemistry and Materials Engineering,Shaanxi University of Science &Technology,Xi ’an 710021,Shaanxi,China;2National Demonstration Center for Experimental Light Chemistry Engineering Education,Shaanxi University of Science &Technology,Xi ’an 710021,Shaanxi,China;3Shaanxi Gas Group Fuping EnergyTechnology Corporation Limited,Weinan 711700,Shaanxi,China)Abstract:Perovskite quantum dots have attracted much attention in light-emitting diodes,laser emitters,and other fields due to their narrow optical emission bands,adjustable light emission,and high quantum yield,etc .However,perovskite quantum dots are highly sensitive to the environment due to their strong ionicity,high surface energy,and easy migration of surface ligands,therefore,they are limited in practical applications.This article introduces the reasons of the structure and instability of perovskite quantum dots and summarizes the main methods to improve the stability of perovskite quantum dots in recent years from four aspects:ion doping,surface passivation,surface coating,and multiple protection.Finally,from the perspective of green environmental protection,the prospect of the preparation of highly stable biomass-based perovskite quantum dots are put forward.It proposed to use biomass materials with specific综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2020-0432收稿日期：2020-03-23；修改稿日期：2020-07-25。
钙钛矿量子点 综述
钙钛矿量子点综述
钙钛矿量子点是一种具有优异光电性能的纳米材料，其结构为钙钛矿
晶体的微观区域。
钙钛矿量子点具有高量子效率、高荧光强度、宽可调谐
荧光光谱、良好的光稳定性等优异的光电性能，因此在生物成像、光电器件、光催化等领域受到广泛关注。
钙钛矿量子点的制备方法多种多样，目前常用的方法有溶剂热法、燃
烧法、微波法、等离子体法等。
在制备过程中可通过添加表面修饰剂来调
控其发光性能和稳定性。
钙钛矿量子点的应用领域非常广泛，其中最为突出的是在生物成像领
域的应用。
该材料有良好的细胞渗透性和低细胞毒性，可用于体内外生物
成像；此外，在固态发光材料、LED器件、光电探测器、光催化等领域也
具有重要的应用价值。
虽然钙钛矿量子点的研究已经取得了很大的进展，但仍存在一些挑战，如其稳定性、量子效率、制备成本等方面需要进一步的探索和改善。
钙钛矿量子点的掺杂与异质结构
钙钛矿量子点的掺杂与异质结构1. 引言钙钛矿量子点，这个听起来有点复杂的名词，其实在科学界正火得不要不要的。
说白了，它们是一些超小的材料，跟我们常说的“点”有点关系，但可比点要酷多了。
它们在光电领域的应用真的是大展拳脚，尤其是在太阳能电池、LED和传感器方面，简直就是个宝贝儿！所以，今天我们就来聊聊这个钙钛矿量子点，以及它的掺杂和异质结构，听起来是不是很高大上？1.1 钙钛矿量子点是什么？那么，首先钙钛矿量子点到底是什么呢？别急，慢慢说。
想象一下你手里的沙子，每一颗沙子就是一个量子点。
钙钛矿量子点就像是这些沙子中最闪亮、最特别的那几颗，能发出五颜六色的光，真是美得不要不要的！它们的“钙钛矿”结构其实是指它们的化学组成和晶体排列方式。
这种结构让它们在光学和电子性能上特别出色，就像我们常说的“身怀绝技”。
1.2 为什么要掺杂？好了，聊完基础知识，我们来看看掺杂。
掺杂听起来有点像给菜里加点盐，对吧？是的！在钙钛矿量子点里掺杂其他元素，就像给这个材料增添了一点“调料”。
这能提升它的光电性能，比如增强发光效率、提高电导率等等。
简单来说，掺杂就是给量子点“加料”，让它更好看、更好用。
2. 异质结构的魅力接下来我们说说异质结构。
异质结构就像是一场“混搭派对”，不同的材料在一起合作，碰撞出新的火花。
它的好处可多着呢！通过把钙钛矿量子点和其他材料结合，可以创造出全新的特性和性能，这就像把豆腐和肉夹在一起，味道更丰富，吃起来更过瘾！2.1 异质结构的应用异质结构的应用领域可广泛了，简直是无所不包。
比如在太阳能电池里，钙钛矿量子点和传统硅材料结合，可以大幅提高光电转换效率，简直是个技术“黑马”。
而在LED 灯具中，这种结构则能实现更高亮度和更好色彩饱和度，让夜晚的世界更加绚丽多彩。
2.2 掺杂与异质结构的结合那么，掺杂和异质结构有什么关系呢？这就像是“调味料”和“主菜”的结合！掺杂可以增强异质结构的性能，使得不同材料间的协同效应更加显著。
钙钛矿量子点的介绍
钙钛矿量子点的介绍
钙钛矿量子点是一种具有特殊光学和电学性质的纳米材料。
它们是基于钙钛矿晶体结构的纳米粒子，具有小尺寸、高表面积和量子限制效应。
由于它们在光学和电学领域的特殊性质，钙钛矿量子点被广泛应用于太阳能电池、光电器件、显示技术和生物传感器等领域。
此外，钙钛矿量子点还具有良好的光稳定性和生物相容性，因此也具有潜在的生物医学应用前景。
总的来说，钙钛矿量子点是一种具有巨大应用潜力的新兴材料。
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红绿蓝钙钛矿量子点
红绿蓝钙钛矿量子点
红绿蓝钙钛矿量子点是一种新型的纳米材料，由于其优异的光电性能，在显示、照明和光伏等领域具有广泛的应用前景。
红绿蓝钙钛矿量子点的主要成分是金属卤化物钙钛矿，其结构类似于钙钛矿矿物，但具有更小的尺寸。
通过改变量子点的尺寸和组成，可以调节其颜色和发射波长，从而实现全色显示。
相比于传统的荧光材料，钙钛矿量子点具有更高的亮度和色纯度，同时具有较高的稳定性，可以在较高的工作电流下保持稳定的性能。
此外，钙钛矿量子点的制备方法相对简单，可以通过溶液法等方法大规模制备，有望降低显示和照明设备的成本。
目前，红绿蓝钙钛矿量子点已经在实验室内实现了全色显示，但还存在一些挑战需要克服。
例如，钙钛矿量子点的稳定性还需要进一步提高，以适应长时间的高强度工作。
此外，还需要进一步优化制备方法，以提高产量和降低成本。
虽然红绿蓝钙钛矿量子点还处于实验室阶段，但随着技术的不断进步和研究的深入，相信在不远的将来可以实现商业化应用。
这种新型材料有望为显示、照明和光伏等领域带来革命性的变化，成为未来光电产业的重要发展方向之一。
总之，红绿蓝钙钛矿量子点是一种具有优异光电性能的新型纳米材料，具有广泛的应用前景。
虽然还存在一些挑战需要克服，但随着技术的不断进步和研究的深入，相信可以实现商业化应用。
量子点PPT演示课件
目录
量子点概述
量子点(Quantum Dot，QD)是准零维的材料，又可 称为纳米晶，一般是由II－VI族（如CdS、CdSe、 CdTe、ZnSe）或III－V族（如GaN、InAs）元素 组成的半导体纳米颗粒，也可以是两种以上元素 组成的混合纳米晶，尺寸大约在2-10nm。由于材 料在三维空间被限制到极小的临界尺寸，看起来 像一个点，故称之为量子点。
成与研究，通过固相合成、单源先驱分解、热注
射、热解酸法以及溶剂热的方法已经获得了较高 质量的I-III-VI三元半导体纳米晶。
由于量子点三个维度的尺寸都很小，材料具有显 著的量子效应，结构和性质也随之发生从宏观到 微观的转变。
量子点材料主要有以下特征：量子限域效应、表 面效应、宏观量子隧道效应、介电限域效应、库 伦阻塞效应
由于对量子点的光学性质影响较大的是量子限域 效应和表面效应，故作简要介绍。
量子限域效应
当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的 电子能级由连续态分裂成分立能级，
且粒子尺寸越小，能级间距越大。
表面效应
量子点极大的比表面积导致表面原子周围缺少相 邻的原子，从而产生大量缺陷能级，一般在半导 体带隙之间。
量子限域效应示意图
量子点特殊的能带结构决定了其特殊的光学性质。
量子限域效应导致量子点中易形成较长寿命的激 子态，而激子复合发光光谱线宽很窄，单色性好。
表面效应产生的缺陷能级比激子态更易捕获电子 并发光，但单色性较差，故在制作量子点发光元 件时应尽量消除。
量子点材料的应用
由于量子点具有独特的电子和发光性质，如激发 光谱宽且连续，发射光谱窄且对称，荧光波长可 通过改变量子点大小或成分进行调节，量子产率 较高，斯托克斯位移较大等性质，在发光二极管、 生物标记和激光等领域已成为大家关注的焦点。 下面对量子点在发光二极管方面的应用做简要介 绍。
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文献表明，当把CsPbX3体积做大（例如薄膜）时，其量子产 率 会从90%降至20%，这也限制了CsPbX3在实际生产中的应 用。
应用
钙钛矿量子点在包括LED、光电探测器、量子 点激光器、太阳能电池等功能器件上具有极高 的应用价值。
➢ 以 CsPbBr3量子点作为发光层的电致发光 LED 的效 率已突破5.7%。
DOI: 10.1021/jacs.7b04000 J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 11443−11450
DOI:10.1021/acs.nanolet t.6b02772 Nano Lett. 2016, 16, 7376−7380
难题&应用
存在的问题
CsPbX3稳定性非常差，暴露在空气中很容易被氧化。
➢ 以钙钛矿材料作为光吸收层的太阳能电池的光转化 效率已超过 20%。
➢ 钙钛矿半导体在光电探测器、激光器等光电器件 上也得到了大量的实际应用。
首次提出利用过饱和结晶的方法 获得了高质量的CsPbX3量子点并研 究了其在WLED上的应用。
微波法
DOI:10.1039/c7cc0486a
离子交换法
Chem. Eur. J. 2018, 24, 1898 –1904
CsPbBr3 + 3I-
= CsPbI3+3Br-
改进（掺杂）
• 实质：通过加入Mn（或其 它稀土金属）源取代CsPbX3 中的一部分Pb,达到调节颜 色的目的。
➢ 由于发光特性依赖量子点尺寸， 传统的Ⅱ-Ⅵ族量子点的合成的重 复性并不高，很难获得具有相同 尺寸分布。
➢ 发光位置会随着温度的改变而改 变。
➢ 硒化镉等具有很强刺激性。接触 可引起恶心、头痛和呕吐。
传统量子点
CsPbX3（X=Cl、Br、I）量子点 克服了传统的Ⅱ-Ⅵ族量子点的 上述缺陷。
① CsPbX3量子点的量子限域效 应相对较弱，尺寸的不均一 性和表面陷阱状态不会对其 发光性质有较大的影响，因 此 CsPbX3量子点不需要包壳 便可获得超过 90%的量子产 率。
钙钛矿（CsPbX3）量子点的合成与研究 汇报法 改进方法 难题&应用
背景&意义
➢ 传统的Ⅱ-Ⅵ族量子点（CdSe、 InP、InAs等）的发光强烈地依赖 于其量子限域效应，发光位置会 随着量子点尺寸的改变而改变， 这通常导致发射谱宽化。
➢ 极大的比表面积使表面陷阱状态 密度很高，为提高其量子产率， 通常需要对其进行包壳处理。
② 在 25℃-100℃下量子点的发 光位置不会发生改变。
③ 无机钙钛矿是一种具有高产 率、高单分散性、宽发射谱 范围、发射光谱可调、短荧 光寿命、低制备成本等优点 的纳米材料。
在LED、光电探测器、 太阳能电池、量子点 激光器等器件上具有 广阔的应用前景。
合成方法
热注入法
过饱和结晶
2016年南京理工大学曾海波团队发 表在Adv. Funct. Mater. DOI: 10.1002/adfm.201600109