摘要
金属卤化物钙钛矿量子点因其出色的光学、光电性能使得它在光电子领域具有广阔的应用前景。然而，钙钛矿的稳定性问题阻碍了其进一步的商业化应用。目前已经有多种提高钙钛矿稳定性的方式，其中之一就是将其与金属有机框架材料复合。金属有机框架材料具有高孔隙率、大的比表面积、高的热稳定性和化学稳定性，这些特性使其成为包覆钙钛矿量子点的理想材料。因此，本论文将ZIF-8、CP-1和Bio-MOF三种金属有机框架作为基质材料，来包覆CsPbBr3和MAPbBr3钙钛矿量子点，在提高量子点稳定性的同时，还增强了量子点的光学和光电性能。此外，本论文将复合材料制成LED和光电探测器并测试其器件特性。 本论文的主要研究内容如下: （1）CsPbBr3@ZIF-8复合材料的合成及在发光二极管应用的研究:采用一锅法，将CsPbBr3量子点原位生长到ZIF-8孔隙中，通过调整ZIF-8与CsPbBr3的比例，合成具有不同CsPbBr3钙钛矿浓度的复合材料。复合材料的发光强度随着钙钛矿浓度的增加呈现出先增大后减小的趋势，实现对复合材料的光学调控。ZIF-8可以隔绝外界环境对CsPbBr3量子点的影响，且与CsPbBr3量子点之间存在能量转移。因此在提高量子点的稳定性的同时，也提高了量子点的发光性能，延长了荧光寿命。以CsPbBr3@ZIF-8为基础材料制备出了CIE坐标分别在（0.18,0.56）和（0.32,0.31）的绿光LED和白光LED器件，为其在LED领域应用拓展新思路。 （2）CsPbBr3@CP-1复合材料的合成及在发光二极管和光电探测器应用的研究:采用热搅拌法，在锌基金属有机框架CP-1中，原位生长CsPbBr3量子点，制备出CsPbBr3@CP-1复合材料。复合材料具有双发射特性，其发射波长可覆盖整个可见光区域，其中峰位位于525nm的窄绿色发射峰归因于CsPbBr3量子点的激子发射，而峰位位于600nm的宽带橙光发射归因于CP-1的发射。由于CP-1的保护作用，CsPbBr3量子点的稳定性和发光性能均得到显著提高。将CsPbBr3@CP-1复合材料作为白光荧光粉,制备出CIE坐标在（0.32，0.30）白光发射LED器件，由于CP-1对CsPbBr3晶体的钝化作用，用CsPbBr3@CP-1复合材料制备的光电探测器展现出显著优于纯CsPbBr3光电探测器件的光电性能。CsPbBr3@CP-1复合材料实现了在LED和光电器件的多功能应用。 （3）CsPbBr3@Bio-MOF和MAPbBr3@Bio-MOF复合材料的合成及非线性光学性质的研究:CsPbBr3@Bio-MOF采用热注射法制备，通过调整热注射的溴化铅油酸溶液的量，制备出不同CsPbBr3钙钛矿量子点浓度掺杂的CsPbBr3@Bio-MOF。MAPbBr3@Bio-MOF采用浸泡法制备，通过调整浸泡的MABr前体的量，制备出不同MAPbBr3钙钛矿量子点浓度掺杂的MAPbBr3@Bio-MOF。SEM和Mapping形貌表征证实了微米级单晶的成功合成以及量子点在Bio-MOF中的均匀分布，XRD结构表征证实了量子点的嵌入并没有明显改变单晶的结构和形貌，复合材料仍然保持着结构稳定性。复合材料在近红外飞秒激光脉冲的激发下，表现出双光子/三光子激发光致发光现象。
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