鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料的制備和光電性質(zhì)研究.pdf

1、近年來，以有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦為代表的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料正成為光電材料的關(guān)注對(duì)象，它是以金屬-鹵素原子構(gòu)成的八面體為骨架，有機(jī)基團(tuán)作為填充而組成的一種雜化材料。鈣鈦礦因其具有高的載流子濃度，擴(kuò)散長度長，較低的俄歇復(fù)合速率及能隙匹配成為太陽能電池的熱門材料，短短幾年光電轉(zhuǎn)換效率就從3％提升到20%以上，顯示出該領(lǐng)域獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)由于雜化材料的特點(diǎn)，鈣鈦礦材料的能帶工程也在廣泛研究，即通過調(diào)節(jié)鈣鈦礦材料中各元素成分的比例可實(shí)現(xiàn)對(duì)能帶帶隙的連續(xù)

2、調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)光波長的連續(xù)性調(diào)節(jié)，這使得鈣鈦礦材料在發(fā)光器件領(lǐng)域也有用武之地。目前該領(lǐng)域內(nèi)鈣鈦礦量子點(diǎn)因其高的量子效率，易大批量生產(chǎn)在發(fā)光LED,顯示器等領(lǐng)域被寄予期望。然而鈣鈦礦材料在擁有廣闊應(yīng)用前景的同時(shí)，但也面臨著挑戰(zhàn)。鈣鈦礦較差的穩(wěn)定性以及伏安特性曲線的遲滯效應(yīng)制約了其在光電器件的發(fā)展；在電致發(fā)光方面發(fā)光效率仍較低，難以同基于傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料的發(fā)光二極管相匹敵；此外大多數(shù)雜化鈣鈦礦普遍含有鉛元素，其生產(chǎn)和應(yīng)用存在環(huán)境污染的問題，

3、雖然可以利用其他元素來替代鉛，但光電性性能仍不及含鉛鈣鈦礦。與此同時(shí)，人們對(duì)鈣鈦礦的光電轉(zhuǎn)換機(jī)制還遠(yuǎn)不清晰，許多現(xiàn)象沒有確定的解釋，這進(jìn)一步限制了鈣鈦礦材料的應(yīng)用潛力，因此迫切需要運(yùn)用各種研究手段去解決這些原理性問題。
　　半導(dǎo)體材料的光電性能本質(zhì)上是光生載流子的產(chǎn)生和復(fù)合，這伴隨著光的吸收或輻射。因而通過光譜表征手段可用來研究半導(dǎo)體材料在光激發(fā)下的載流子產(chǎn)生與復(fù)合過程。本論文首先利用溶液結(jié)晶法制得MAPbBr3鈣鈦礦微晶結(jié)構(gòu)，隨

4、后利用各種光譜手段研究其發(fā)光性質(zhì)及涉及的載流子動(dòng)力學(xué)過程，光與物質(zhì)的相互作用。主要內(nèi)容如下：
　　1.介紹了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料的基本結(jié)構(gòu)性質(zhì)和常用的制備方法，并對(duì)鈣鈦礦的光電性質(zhì)及應(yīng)用進(jìn)行調(diào)研，包含光伏性能和發(fā)光性能。
　　2.利用溶液結(jié)晶法制備了MAPbBr3鈣鈦礦微米線和微米片，分析了襯底和溶液濃度對(duì)生長的影響，隨后對(duì)樣品進(jìn)行基本形貌和結(jié)構(gòu)的表征。介紹了本文所用到的表征手段及原理。
　　3.利用光致發(fā)光譜，吸收譜和時(shí)間