有機(jī)-無(wú)機(jī)納米復(fù)合及雜化鈣鈦礦材料的光電性能研究.pdf

1、本論文圍繞基于有機(jī)/無(wú)機(jī)納米復(fù)合及雜化鈣鈦礦材料的半導(dǎo)體光電器件的特性和工作機(jī)理展開(kāi)研究，主要包括基于有機(jī)/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料的電雙穩(wěn)器件和有機(jī)/無(wú)機(jī)鈣鈦礦材料的太陽(yáng)能電池。主要內(nèi)容分為以下三部分。
　　1、采用一步法(one pot-approach)合成了十二硫醇修飾的Ag2S納米晶，并對(duì)其形貌和晶型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，將其與聚乙烯咔唑(PVK)混合作為有源層，采用溶液旋涂法制備了基于Ag2S∶ PVK納米復(fù)合體系的具有“三明治”結(jié)

2、構(gòu)的電雙穩(wěn)器件，器件結(jié)構(gòu)為ITO/PEODT∶ PSS/Ag2S∶ PVK/Al，并對(duì)器件進(jìn)行了性能測(cè)試。
　　首先研究了不同Ag2S∶ PVK質(zhì)量配比對(duì)電雙穩(wěn)器件的電流-電壓性能和電流開(kāi)關(guān)比的影響，之后研究了不同掃描電壓范圍對(duì)器件性能的影響。
　　通過(guò)編寫測(cè)試程序研究了器件的可重復(fù)讀寫擦除性能以及單一狀態(tài)的保持能力，發(fā)現(xiàn)器件在重復(fù)寫入擦除100次后可以保持較好的信息存儲(chǔ)性能，而單一狀態(tài)則可以保持超過(guò)104秒。
　　通

3、過(guò)測(cè)試增加絕緣層PMMA后電雙穩(wěn)器件的性能排除了絲狀電導(dǎo)模型的可能性，并從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面研究了器件的載流子傳輸模型。
　　測(cè)試了器件負(fù)微分電阻效應(yīng)對(duì)正向開(kāi)啟電壓大小和持續(xù)時(shí)間的依賴特性，研究了器件負(fù)微分電阻效應(yīng)的成因和機(jī)理。
　　2、詳細(xì)研究了Ag2S∶ PVK納米復(fù)合電雙穩(wěn)器件的電流電壓性能以及開(kāi)關(guān)比對(duì)環(huán)境中氧氣濃度的依賴關(guān)系，并對(duì)其成因和電雙穩(wěn)器件中電荷儲(chǔ)存與釋放的工作機(jī)理進(jìn)行了探討。
　　研究了不同氧濃度對(duì)基于

4、Ag2S∶ PVK納米復(fù)合體系的電雙穩(wěn)器件的電流電壓特性和電流開(kāi)關(guān)比的影響，發(fā)現(xiàn)在低氧氣濃度條件下，器件在高導(dǎo)態(tài)下的電流降低，而在低導(dǎo)態(tài)下的電流升高，從而使得器件的開(kāi)關(guān)比降低。為了進(jìn)一步研究環(huán)境中氧氣對(duì)器件的電雙穩(wěn)特性的影響，研究了器件在高/低電導(dǎo)態(tài)下對(duì)氮?dú)饬鞯乃矔r(shí)響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)氮?dú)饬鲗?duì)器件的高/低電導(dǎo)態(tài)的影響非常靈敏，其變化趨勢(shì)與電壓電流性能的變化相似。
　　研究了環(huán)境中不同氧氣濃度下電雙穩(wěn)器件的載流子傳輸和導(dǎo)電狀態(tài)的影響，對(duì)其電流

5、電壓曲線進(jìn)行了理論擬合，并對(duì)Ag2S∶PVK電雙穩(wěn)器件的工作機(jī)理進(jìn)行了進(jìn)一步探討，認(rèn)為器件活性層中的Ag2S納米顆粒表面硫空位可以與空氣中的氧氣分子形成硫-氧二聚體，從而為器件中的電荷俘獲中心提供能量勢(shì)壘，使電雙穩(wěn)器件具有電荷儲(chǔ)存的能力，從而造成了高/低導(dǎo)態(tài)下電流的不同。
　　研究了不同溫度下電雙穩(wěn)器件的電壓電流特性以及讀寫擦除性能以及工作狀態(tài)的影響，認(rèn)為較高溫度下器件高低導(dǎo)態(tài)的電流變化是由于器件中硫-氧二聚體在高溫作用下分解，從

6、而使Ag2S納米顆粒的缺陷態(tài)無(wú)法有效俘獲電荷，導(dǎo)致器件電雙穩(wěn)曲線的變化。
　　3、制備了以有機(jī)/無(wú)機(jī)鈣鈦礦材料CH3NH3PbI3為活性層的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，優(yōu)化器件的性能，研究了器件內(nèi)部鈣鈦礦電疇對(duì)不同光源的極化響應(yīng)。
　　采用兩步法制備了器件結(jié)構(gòu)為ITO/TiO2/CH3NH3PbI3/PTB7/Au的反型鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，通過(guò)優(yōu)化制備工藝，得到能量轉(zhuǎn)換效率為12.6％的太陽(yáng)能電池器件。
　　通過(guò)搭建同等強(qiáng)度的偏振

7、光與自然光的測(cè)試光路，測(cè)試了ITO/TiO2/CH3NH3PbI3/PTB7/Au太陽(yáng)能電池器件光致極化效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在同等光強(qiáng)下，自然光會(huì)使器件產(chǎn)生更高的光伏性能參數(shù)，且二者差值隨著光強(qiáng)升高而降低。
　　為了研究鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光致極化效應(yīng)機(jī)理，對(duì)ITO/CH3NH3PbI3/Au器件進(jìn)行了電容-頻率響應(yīng)以及鐵電響應(yīng)的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)在低頻段與高頻段由自然光激發(fā)器件產(chǎn)生的電容-頻率響應(yīng)和鐵電響應(yīng)均與同等強(qiáng)度的線性偏振光產(chǎn)的結(jié)果不同，為解