層狀類鈣鈦礦結構有機-無機雜合物(R-NH3)2(CH3NH3)n-1PbnI3n+1(n=1,2)的合成及結構與性能研究.pdf

1、層狀類鈣鈦礦結構有機-無機雜合物是一種由有機組元和無機組元在分子尺度上復合而成的新型材料，具有天然的量子阱結構。它的出現(xiàn)使材料在分子水平上可兼具有機材料和無機材料性能優(yōu)勢成為可能，為深入研究材料的結構形成規(guī)律以及結構與性能之間的關系提供了前所未有的機遇。
　　 但是，目前所合成出來的雜合物，由于在結構和性能上(如載流子遷移率等)還不能達到實際器件應用的要求，很大程度上限制了雜合物的發(fā)展。而在雜合物的量子阱結構中，激子被限定在二維

2、無機鈣鈦礦層中運動，因此預測無機鈣鈦礦層的結構將在很大程度上影響量子阱結構中能帶的帶隙，從而影響材料的性能(如電導性能和發(fā)光性能)。因此系統(tǒng)地研究單層及多層層狀類鈣鈦礦有機-無機雜合物的結構及形成規(guī)律，對獲得該類材料的結構及結構與性能之間的關系有著重要的意義。
　　 本文選擇雜合物(R-NH3)2(CH3NH3)n-1PbnI3n+1(n=1，2)作為研究對象，分別選擇正丁胺、β-苯乙胺及十二胺作為有機元，成功合成出單鈣鈦礦層結

3、構和雙鈣鈦礦層結構的PbI2基雜合物，系統(tǒng)地對其合成條件進行了研究。
　　 用常溫下的X射線衍射譜，掃描電鏡，傅立葉變換紅外光譜，差熱分析和紫外-可見光譜對合成產(chǎn)物的結構和性能進行了系統(tǒng)的研究。研究發(fā)現(xiàn)，各產(chǎn)物的XRD在(002l)晶面方向具有高度的擇優(yōu)性，顯示出典型的層狀結構特性，雜合物的層間距隨有機鏈長的增加而增加且計算所得的雙鈣鈦礦層結構與單鈣鈦礦層結構的層間距差與一個[PbI6]八面體的理論高度相符。紅外光譜中有各產(chǎn)物理

4、論結構中的特征基團和化學鍵的吸收峰出現(xiàn)，支持產(chǎn)物的預測結構。產(chǎn)物的TG-DSC曲線顯示其熱分解過程較為復雜，有機物的實際失重與理論失重相差不大，從TG曲線得到的熱分解溫度顯示產(chǎn)物的分解溫度與有機元的體系有很大關系。從產(chǎn)物的紫外-可見光譜則可看出，產(chǎn)物中無機鈣鈦礦的層數(shù)對能帶結構的帶隙有很直接的影響，雙鈣鈦礦層結構的帶隙明顯小于單鈣鈦礦層，而有機元對帶隙的影響則不大，與正丁胺體系和十二胺體系相比，苯乙胺體系的產(chǎn)物帶隙稍小，說明有機元中苯環(huán)