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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自旋电子光电材料,特别涉及一种手性低维-三维异质结结构钙钛矿圆偏振发光材料及应用。
技术介绍
1、自旋电子学是一个正在迅速发展的研究领域,旨在突破传统基于电荷的半导体器件的局限性。这一技术在提高运行速度和降低功耗方面展示了显著潜力。特别是,自旋发光二极管(spin-led)能够将电子的自旋状态转化为圆偏振光,从而在半导体和量子阱中实现自旋态信息的有效读取。这一技术在光信息传输、量子密码通信及三维显示等领域,将自旋电子学与半导体技术相结合,显示出广泛的应用前景。
2、手性钙钛矿是一种具备卓越自旋光电特性的半导体材料,能通过其内部的手性诱导自旋选择性(ciss)效应高效注入自旋载流子,进而制备高性能的spin-led。然而,目前报道的基于手性钙钛矿材料制备的spin-led峰值亮度最高只有2500 cd/m2,无法满足显示领域和光通信领域对高峰值亮度spin-leds器件的需求。同时这些报道的spin-leds在室温下的圆偏振电致发光不对称只有10-3-10-2,表现很低的左右旋圆偏振光对比度,极大限制了其应用范围。
技术实现思路
1、为了解决现有技术存在的问题,本专利技术提供了一种手性低维-三维异质结结构钙钛矿圆偏振发光材料,包括低维手性相和三维钙钛矿纳米晶;
2、其中,所述低维手性相包括手性一维钙钛矿相、手性二维钙钛矿相中的至少一种;
3、所述三维钙钛矿纳米晶的形貌以及在所述低维手性相在手性低维-三维异质结结构中的占比根据前驱液中混
4、进一步地,所述手性一维钙钛矿相的结构通式为lbx3,手性二维钙钛矿相的结构通式为l2bx4;
5、其中,l表示手性配体,包括(r)-α-甲基苄胺、(s)-α-甲基苄胺、(r)-α-苯乙胺、(s)-α-苯乙胺、(r)-β-甲基苯乙胺、(s)-β-甲基苯乙胺、(r)-1-苯基丙胺、(s)-1-苯基丙胺、(r)-1-(1-萘基)乙胺、(s)-1-(1-萘基)乙胺、(r)-1-(2-萘基)乙胺、(r)-1-(2-萘基)乙胺、(r)-1-(2-溴苯基)-乙胺、(s)-1-(2-溴苯基)-乙胺、(r)-1-(3-溴苯基)-乙胺、(s)-1-(3-溴苯基)-乙胺、(r)-1-(4-溴苯基)-乙胺、(s)-1-(4-溴苯基)-乙胺、(r)-2-氨基辛烷、(s)-2-氨基辛烷中的至少一种;
6、b为pb、sn中的至少一种;
7、x为cl、br、i中的至少一种。
8、进一步地,所述三维钙钛矿纳米晶的结构通式为abx3;
9、其中,a为ch3nh3、ch(nh2)2、cs中的至少一种;
10、b为pb、sn中的至少一种;
11、x为cl、br、i中的至少一种。
12、本专利技术也提供了上述的手性低维-三维异质结结构钙钛矿圆偏振发光材料的制备方法,包括,
13、以卤化铅、卤化锡中的至少一种,和甲胺卤化盐、甲脒卤化盐或卤化铯中的至少一种为原料,以手性胺为配体,溶解于混合溶剂中得到前驱液;
14、将前驱液旋涂后加入反溶剂,随后进行热处理得到手性低维-三维异质结结构钙钛矿圆偏振发光材料。
15、进一步地,所述前驱液中铅或锡的浓度为0.1-0.5 mol/l,优选地为0.3-0.5 mol/l;
16、所述前驱液中甲胺卤化盐、甲脒卤化盐或卤化铯的浓度为0.1-0.5 mol/l,优选地为0.2-0.4 mol/l;
17、所述前驱液中手性胺的浓度为0.1-0.5 mol/l,优选地为0.2-0.4 mol/l。
18、进一步地,所述混合溶剂由二甲基亚砜和n,n-二甲基甲酰胺组成。
19、进一步地,所述混合溶剂中,二甲基亚砜的占比可以为20%-80%。
20、所述反溶剂在旋涂进行后的5-50s加入;
21、所述热处理在80-110℃持续5-40min。
22、需要说明的是,在本专利技术中反溶剂无需严格限定,示例性地可以为二氯甲烷、二氯苯、甲苯、乙酸乙酯、氯仿、乙醚、氯苯中的至少一种。
23、本专利技术还提供了一种自旋发光二极管,包括,基底、空穴传输层、钙钛矿发光层、电子传输层、电子注入层和电极,所述钙钛矿发光层包括上述的手性低维-三维异质结结构钙钛矿圆偏振发光材料。
24、本专利技术还提供了上述的手性低维-三维异质结结构钙钛矿圆偏振发光材料在圆偏振发光二极管、处理、显示和存储光信息、显示成像中的应用。
25、相对于现有技术,本专利技术具有以下的有益效果:
26、本专利技术通过调控前驱液中混合溶剂的配比,调控了手性低维-三维异质结结构中低维手性相的占比和三维钙钛矿纳米晶的晶粒尺寸,显著增强了纳米晶相中的圆偏振发光亮度和左右旋圆偏振光强度差异。
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1.一种手性低维-三维异质结结构钙钛矿圆偏振发光材料,其特征在于,包括低维手性相和三维钙钛矿纳米晶;
2.根据权利要求1所述的手性低维-三维异质结结构钙钛矿圆偏振发光材料,其特征在于,所述手性一维钙钛矿相的结构通式为LBX3,手性二维钙钛矿相的结构通式为L2BX4;
3.根据权利要求1所述的手性低维-三维异质结结构钙钛矿圆偏振发光材料,其特征在于,所述三维钙钛矿纳米晶的结构通式为ABX3;
4.一种如权利要求1-3任一项所述的手性低维-三维异质结结构钙钛矿圆偏振发光材料的制备方法,其特征在于,包括,
5.根据权利要求4所述的手性低维-三维异质结结构钙钛矿圆偏振发光材料的制备方法,其特征在于,所述混合溶剂由二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺组成。
6.根据权利要求5所述手性低维-三维异质结结构钙钛矿圆偏振发光材料的制备方法,其特征在于,所述混合溶剂中,二甲基亚砜的占比为20%-80%。
7.一种自旋发光二极管,包括,基底、空穴传输层、钙钛矿发光层、电子传输层、电子注入层和电极,其特征在于,所述钙钛矿发光层包括权利
8.一种如权利要求1-3任一项所述的手性低维-三维异质结结构钙钛矿圆偏振发光材料在圆偏振发光二极管、处理、显示和存储光信息、显示成像中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种手性低维-三维异质结结构钙钛矿圆偏振发光材料,其特征在于,包括低维手性相和三维钙钛矿纳米晶;
2.根据权利要求1所述的手性低维-三维异质结结构钙钛矿圆偏振发光材料,其特征在于,所述手性一维钙钛矿相的结构通式为lbx3,手性二维钙钛矿相的结构通式为l2bx4;
3.根据权利要求1所述的手性低维-三维异质结结构钙钛矿圆偏振发光材料,其特征在于,所述三维钙钛矿纳米晶的结构通式为abx3;
4.一种如权利要求1-3任一项所述的手性低维-三维异质结结构钙钛矿圆偏振发光材料的制备方法,其特征在于,包括,
5.根据权利要求4所述的手性低维-三维异质结结构钙钛矿圆...
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