钙钛矿量子点薄膜的制备方法及钙钛矿量子点薄膜

本发明涉及光电器件领域，尤其涉及一种钙钛矿量子点薄膜的制备方法及钙钛矿量子点薄膜。

背景技术：

1、光电器件如光电探测器、太阳能电池、led显示器件，无论是大面积器件还是阵列器件，都要求光敏层致密且平整。而钙钛矿量子点是一类新型光电材料，有着宽吸收峰、窄发射峰、强光吸收能力、长载流子迁移长度以及良好缺陷容忍性、禁带可调和较高的光致发光量子产率(plqy)等优点，钙钛矿量子点材料优异的光电性能使其在上述光电器件领域有广泛的应用。

2、喷墨打印技术是一种高精度的直接图案化工艺，其具有液滴生产率高、单位体积小、无需掩膜板、重复性高、精度高、印刷速度快的优点，是一种适合沉积制备量子点薄膜的工艺。但是，喷墨后的液滴在蒸发过程中，由于边缘蒸发速率较高，因此为了补充边缘损失的液体，液滴内部会自发地形成向边缘流动的液流，即毛细流。在液滴蒸发过程中，溶质会在边缘沉积，对液滴的收缩起到了钉扎作用，因此大多数溶质会集中堆积在液滴边缘，这就是“咖啡环效应”。“咖啡环效应”会导致喷墨工艺制备的薄膜不均匀，从而难以应用在光电器件的光敏层。

3、因此，需要一种改进的钙钛矿量子点薄膜的制备方法，制备均匀平整的、消除“咖啡环效应”的量子点薄膜以用于光电器件的光敏层。

技术实现思路

1、本发明实施方式提供一种钙钛矿量子点薄膜的制备方法及钙钛矿量子点薄膜，以至少解决相关技术中存在的问题之一。为实现该目的，本发明通过以下技术方案实现。

2、本发明实施方式一方面提供一种钙钛矿量子点薄膜的制备方法，包括：

3、步骤1：将0.073-0.293份溴化铅和0.042-0.170份溴化铯溶解在二甲基甲酰胺溶剂中，形成钙钛矿前驱体溶液；

4、步骤2：将所述钙钛矿前驱体溶液加至甲苯溶剂中，搅拌得到钙钛矿量子点粗液；

5、步骤3：将所述钙钛矿量子点粗液与乙酸乙酯进行混合提纯后，加入2-5份正壬烷和甲苯的混合溶剂对钙钛矿量子点进行分散，得到钙钛矿量子点分散液；

6、步骤4：将所述钙钛矿量子点分散液喷墨打印在疏水表面，并进行蒸发沉积处理，得到钙钛矿量子点薄膜。

7、进一步的，所述正壬烷和甲苯的混合溶剂中正壬烷和甲苯的质量比为3：7至6：4。

8、进一步的，所述正壬烷和甲苯的混合溶剂中正壬烷和甲苯的质量比为4：6。

9、进一步的，所述疏水表面包括经氟硅烷疏水处理的表面。

10、进一步的，所述蒸发沉积处理的温度为20-80℃。

11、进一步的，所述蒸发沉积处理的温度为60℃。

12、进一步的，制得的所述钙钛矿量子点薄膜的表面均方根值为2-3nm。

13、进一步的，步骤3中将所述钙钛矿量子点粗液与乙酸乙酯进行混合，离心提纯。

14、本发明实施方式另一方面提供一种钙钛矿量子点薄膜，所述钙钛矿量子点薄膜根据上述本发明第一方面所述的钙钛矿量子点薄膜的制备方法制得，所述钙钛矿量子点薄膜用于光电器件的光敏层。

15、进一步的，所述钙钛矿量子点薄膜的表面均方根值为2-3nm。

16、本发明实施方式具有以下有益效果：

17、(1)本发明提供一种利用喷墨打印技术制备钙钛矿量子点薄膜的方法，通过在钙钛矿量子点的分散油墨中使用二元溶剂代替传统的单元溶剂，并且二元溶剂的选择遵循“高沸点低表面张力”和“低沸点高表面张力”原则，进一步经过大量试验，优选出正壬烷(高沸点低表面张力)和甲苯(低沸点高表面张力)两种有机溶剂，从而创造性的解决了在喷墨打印工艺中，在液滴的蒸发过程中，由于毛细流作用使得溶质在液滴边缘沉积而导致“咖啡环效应”的问题。通过设计两种沸点和表面张力满足特定条件的溶剂，使得液滴在蒸发过程中，其中心的表面张力大于边缘的表面张力，从而在液滴内部表面张力的梯度作用下，制造出与向液滴外部循环的“毛细流”相反的向液滴内部循环的“马兰戈尼流”，向液滴内部循环的“马兰戈尼流”与向液滴外部的“毛细流”相平衡，使得在液滴蒸发过程中，虽然边缘由于蒸发速度快而不断损失溶剂，但在表面张力差的作用下，液流还是不断向液滴中心流动，从而将液滴边缘的溶质重新带回到液滴内部，即有效消除液滴蒸发过程中产生的“咖啡环效应”。

18、(2)本发明实施例通过大量试验，进一步优化出油墨分散的二元溶剂正壬烷和甲苯的更佳质量比为3：7至6：4时，对“咖啡环效应”的抑制更有效。

19、(3)本发明实施例进一步研究了液滴蒸发温度对于量子点薄膜性能的影响，最佳蒸发温度需要平衡两方面需求：一方面要确保量子点不发生荧光猝灭，另一方面则要保证溶剂的快速蒸发，减少毛细流对薄膜沉积的影响。通过蒸发机理和试验验证的结合，确定60℃作为最佳的蒸发温度，以达到既能够保持量子点荧光效果又能够确保快速溶剂挥发的最佳平衡点。

20、(4)利用本发明实施方式提供的钙钛矿量子点薄膜的制备方法制得的钙钛矿量子点薄膜具有优异的平整性和致密性，在光电器件的光敏层应用上可发挥重要作用。

技术特征：

1.一种钙钛矿量子点薄膜的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的钙钛矿量子点薄膜的制备方法，其特征在于，所述正壬烷和甲苯的混合溶剂中正壬烷和甲苯的质量比为3：7至6：4。

3.根据权利要求2所述的钙钛矿量子点薄膜的制备方法，其特征在于，所述正壬烷和甲苯的混合溶剂中正壬烷和甲苯的质量比为4：6。

4.根据权利要求1所述的钙钛矿量子点薄膜的制备方法，其特征在于，所述疏水表面包括经氟硅烷疏水处理的表面。

5.根据权利要求1所述的钙钛矿量子点薄膜的制备方法，其特征在于，所述蒸发沉积处理的温度为20-80℃。

6.根据权利要求5所述的钙钛矿量子点薄膜的制备方法，其特征在于，所述蒸发沉积处理的温度为60℃。

7.根据权利要求3或6所述的钙钛矿量子点薄膜的制备方法，其特征在于，制得的所述钙钛矿量子点薄膜的表面均方根值为2-3nm。

8.根据权利要求1所述的钙钛矿量子点薄膜的制备方法，其特征在于，步骤3中将所述钙钛矿量子点粗液与乙酸乙酯进行混合，离心提纯。

9.一种钙钛矿量子点薄膜，所述钙钛矿量子点薄膜根据权利要求1-8任一项所述的钙钛矿量子点薄膜的制备方法制得，所述钙钛矿量子点薄膜用于光电器件的光敏层。

10.根据权利要求9所述的钙钛矿量子点薄膜，其特征在于，所述钙钛矿量子点薄膜的表面均方根值为2-3nm。

技术总结本发明提供一种钙钛矿量子点薄膜的制备方法及钙钛矿量子点薄膜，该制备方法包括：步骤1：将0.073‑0.293份溴化铅和0.042‑0.170份溴化铯溶解在二甲基甲酰胺溶剂中，形成钙钛矿前驱体溶液；步骤2：将钙钛矿前驱体溶液加至甲苯溶剂中，搅拌得到钙钛矿量子点粗液；步骤3：将钙钛矿量子点粗液与乙酸乙酯进行混合提纯后，加入2‑5份正壬烷和甲苯的混合溶剂对钙钛矿量子点进行分散，得到钙钛矿量子点分散液；步骤4：将钙钛矿量子点分散液喷墨打印在疏水表面，并进行蒸发沉积处理，得到钙钛矿量子点薄膜。根据该钙钛矿量子点薄膜的制备方法制得的钙钛矿量子点薄膜，具有优异的平整性和致密性，可消除“咖啡环效应”，适用于光电器件的光敏层。技术研发人员：温维佳,邢逸飞,刘培荣,薛厂,巫金波,张萌颖受保护的技术使用者：上海大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29