激光诱导CsPbBr3量子点在氟磷酸盐玻璃中可控生长的研究.pdf

摘要

铯铅卤化物钙钛矿量子点（CsPbX3（XBr、I、Cl））存在着稳定性差和易分解的问题，

这严重制约了其在实际器件制备中的应用。虽然通过一些手段能明显提高其化学稳定性，但

强光辐照下稳定性差等问题依旧难以解决。钙钛矿量子点镶嵌在玻璃介质中可以有效地隔绝

大气环境，从而显著提升其化学及热稳定性，但其光稳定性及可控析晶的机理依旧需要进一

步研究。

本文详细介绍了CsPbX3量子点镶嵌玻璃的研究背景，针对目前存在的强光辐照下光稳定

差的问题，通过使用脉冲激光聚焦辐照来研究CsPbX3量子点在玻璃基质中原位合成和分解，

从而阐明CsPbX3在玻璃基质中可控生长的条件及过程。

本文的主要研究工作包括：

1．使用氟磷酸盐玻璃作为基质镶嵌CsPbBr量子点，有效降低了量子点所处网络环境的

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羟基含量，在一定程度上保证了量子点的稳定性。用熔融淬冷二次热处理法制备CsPbBr3量

子点镶嵌玻璃，再利用单脉冲能量为8mJ，重复频率为100Hz的355nm的纳秒脉冲激光聚

焦辐照玻璃样品，使得CsPbBr3量子点分解，研究其在UV光的激发下荧光退化的现象。将

纳秒脉冲激光处理过的玻璃样品重新进行再次热处理，可以实现CsPbBr3量子点的重生。

2．研究不同波长、能量的激光对CsPbBr量子点分解的影响。波长为535nm（低于CsPbBr

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量子点光学带隙）的脉冲激光不能分解CsPbBr3量子点，而波长为355nm（高于CsPbBr3量

子点光学带隙）的脉冲激光能够分解量子点；单脉冲能量为8mJ的脉冲激光比单脉冲能量为

0.8mJ的脉冲激光对CsPbBr3量子点分解的作用更大；实验结果表明纳秒脉冲激光辐照对

CsPbBr量子点的光学带隙展宽有一定的促进作用，而且激光的单脉冲能量越大，CsPbBr量

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子点的光学带隙展宽现象越明显。

3．利用重复频率为1kHz、脉宽为35fs、单脉冲能量为0-250nJ的800nm的飞秒脉冲

激光通过高倍的聚焦系统将光束聚焦在玻璃前驱体内部刻写条纹，再通过后续的低温热处理

在条纹处诱导CsPbBr3量子点合成，实现了CsPbBr3量子点在玻璃基质中可控分布的目的。

同时还通过改变激光的能量和后续的热处理温度，对比发现热处理的温度越高、激光的单脉

冲能量越高，CsPbBr量子点的光致发光现象越明显。同时对比发现：320℃热处理2h样品，

3

对应单脉冲能量为150nJ时，CsPbBr3量子点形成的条纹分辨率最佳。并且用上述激光参数

在玻璃基质中进行了三维信息存储。

关键词:CsPbBr3量子点镶嵌玻璃；脉冲激光；3D打印；三维存储

Abstract

Cesiumleadhalideperovskitequantumdots(CsPbX(X=Br,I,Cl))havetheproblemsofpoor

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stabilityandeasydecomposition,whichsignificantlyrestrictstheirapplicationinpracticaldevice

preparation.Althoughitschemicalstabilitycanbesignificantlyimprovedbysomemeans,the

problemofpoorstabili