掺杂全无机钙钛矿量子点光学/光电性能及其应用研究

发布时间：2021-06-30 11:55

　　全无机钙钛矿纳米材料由于其优异的光学和光电性能,近几年在光伏、光电子等领域得到了蓬勃的发展。然而,该材料较差的稳定性,容易遭受水、氧、光和热的破坏等缺点,一直以来制约其走向实际应用。为了从根本上改善这一问题,我们选用常见的三维全无机CsPbX₃（X=Cl,Br,I）钙钛矿量子点为研究对象,利用掺杂的手段,在保持材料优异性能的基础上进行优化或改性。此外,我们还将这种掺杂策略沿用到目前研究还不太成熟的零维Cs₄PbBr₆钙钛矿纳米材料上,期望开发材料新的性能从而丰富该领域的研究。因此本论文选择了Mn²⁺、Sn²⁺等多种二价金属离子,从掺杂全无机钙钛矿纳米材料的合成出发,将理论计算与实验相结合,系统地研究了掺杂离子对宿主纳米晶光学、光电性能以及稳定性等的影响,并对其应用进行了初步探索。具体的研究内容和结果如下:（1）我们首次提出并理论证明了一种Mn²⁺取代增强CsPbX₃钙钛矿量子点晶格稳定性的策略,通过对掺杂不同浓度Mn²⁺

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)上海市

【文章页数】：112 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

APbX3钙钛矿结构，包括左边的立方（MAPbX3和FAPbX3，两个单胞）和右边的正交（CsPbX3）两种典型结构

图 1.2 热注射法合成胶体钙钛矿纳米晶的示意图。来自参考文献[46]Figure 1.2 Schematic illustration of the hot-injection method for the synthesis of colloidalperovskite nanocrystals (NCs). Panel is from ref [46] Copyright 2018 AmericanChemical Society(2) 过饱和重结晶法2016 年，Zeng 课题组提出了一种室温过饱和重结晶的方法制备得到量子产率高达 95%的 CsPbX3纳米晶[41]，打破了此前该材料基本都用热注射法合成的局限。如图 1.3 所示，过饱和重结晶法，是将溶解有前驱体盐（PbX2、CsX）和配体（油酸和油胺等）的“良好”极性溶剂（如二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亚砜（DMSO）等），逐滴加入搅拌的“不良”溶剂（如甲苯或己烷等）中，由于两种溶剂的溶解能力相差较大，在二者混合时可引起瞬间过饱和，从而引起CsPbX3纳米晶的形核和生长。可以看出过饱和重结晶法可在室温空气条件下进

1.3 过饱和重结晶法合成胶体钙钛矿纳米晶的示意图。来自参考文献[ 1.3 Schematic illustration of the supersaturated recrystallization methos of colloidal perovskite nanocrystals (NCs). Panel is from ref [48] CopyrAmerican Chemical Society，Li 等人还衍生出一种乳浊液—过饱和重结晶的方法，将油加入到溶解有 PbX2的 DMF 溶液中形成乳浊液，然后将其逐来实现纳米晶的成核和生长[49]。在此基础之上，Sun 等人还烷基胺和羧酸配体，发现通过改变配体烷基链的长度可合成得的纳米晶，包括量子点、纳米棒和纳米片[50]。法合成无机钙钛矿纳米晶除了以上两种最成熟的方法以外，还]、微波加热法[52]、微流体法[35]、超声法[53]等等。


本文编号：3257697