全无机CsPbX 3 （X=Br,I）钙钛矿量子点的制备及光学性质研究
发布时间：2021-08-18 07:00
近几年来,全无机钙钛矿量子点CsPbX3（X=Cl,Br,I）凭借其优异的光学性质,例如,发光波长在整个可见光区域可调,窄的半峰宽,高的光致发光量子产率以及简洁的合成方法,在钙钛矿太阳能电池,发光二极管,光电探测器以及生物医学等领域有着巨大的应用前景。本文主要从制备高质量全无机CsPbX3（X=Br,I）钙钛矿量子点为出发点,采用热注入法,通过细化热注入温度,合成了一系列CsPbBr3量子点以及CsPbI3量子点,探究不同反应温度下CsPbX3（X=Br,I）量子点性质的差异。本论文主要研究内容如下所示:1.全无机钙钛矿量子点CsPbX3（X=Br,I）的制备。实验方法采用热注入法,通过对CsPbBr3量子点的最佳反应时长探索,确定了制备CsPbX3（X=Br,I）量子点的反应时间,随后改变热注入温度,设置温度区间为140℃-220℃,温度间隔20℃,制备了一系列全无机CsPbX3（X=Br...
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型钙钛矿结构示意图
青岛大学硕士学位论文2图1.1典型钙钛矿结构示意图量子点，也就是胶体半导体纳米晶体，粒径一般情况下在1-100nm，它的半径小于或近似于波尔半径，在空间三个维度上都存在量子限域效应[17,18]，导致电子的运动受到了限制，能级结构发生变化，由连续能级转变为分立的电子能级结构。由于量子点具有量子限域效应，从而出现了尺寸可以对能带结构进行调控的独特性质。量子点独特的量子限域效应还引起了一些其他效应，例如尺寸效应、表面效应以及宏观量子隧道效应，进而展现出了不同于宏观材料的独特物理化学性质。常见的量子点主要是形状主要为球形或者类球形，此外，还有箱形量子点、圆盘形量子点以及四面体形量子点等。其中，球形量子点的核心结构示意图如图1.2所示，由核、壳以及外面包裹的有机配体组成。图1.2球形量子点核心结构示意图
青岛大学硕士学位论文31.3钙钛矿量子点的发光原理与光学性质1.3.1钙钛矿量子点的发光原理量子点作为一种半导体材料，电子具有两种不同的能量状态，价带以及导带。当钙钛矿量子点经过特定波长的激光照射后，吸收光能进入激发态，价带上的电子跃迁到导带上，在价带上留下空穴，电子和空穴之间由库仑作用力相互吸引，这样量子点上就出现了一个电子空穴对，会发出荧光，当停止激光的照射后，荧光现象也随之停止[19]。导带上的电子再度跃迁回价带的过程中，有三种发光形式，如图1.3所示，电子与空穴直接复合发光，电子被量子点中的缺陷能级捕获发光，或者电子进入掺杂离子能级之中发光。图1.3量子点激子发光三种形式[19]（a）电子空穴发光（b）缺陷态发光（c）掺杂离子发光（1）电子与空穴复合发光量子点发光主要是由于电子与空穴的复合，如果要使量子点产生荧光效果，首先需要一个激子，获得激子的方式有两种，光致或者电致。通过电致或者光致，使量子点产生电子-空穴对，形成电子空穴复合发光，这种方式一般被称为带边复合[20,21]。（2）缺陷态捕获电子发光量子点如果存在缺陷，相当于量子点多了许多能级，空穴和电子就有可能进入到这些能级之中，形成缺陷态发光，量子点的带边复合就会相对减少，这也是量子产率降低的主要原因[22,23]。因此，研究人员通常会选取配体修饰这一方法减少量子点表面缺陷态的存在，以此来提高量子点的量子产率。（3）掺杂离子发光
【参考文献】：
期刊论文
[1]钙钛矿材料在激光领域的研究进展[J]. 王兰,董渊,高嵩,陈奎一,房法成,金光勇. 中国光学. 2019(05)
[2]量子点的光学特征及其在生命科学中的应用[J]. 邹明强,杨蕊,李锦丰,马吉湘,王楠. 分析测试学报. 2005(06)
博士论文
[1]高效稳定的钙钛矿量子点的合成、表征及LED器件性能研究[D]. 刘哲钦.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2019
[2]钙钛矿量子点与金属有机框架复合材料的制备、性能与应用研究[D]. 张地伟.北京科技大学 2019
硕士论文
[1]有机卤化物CH3NH3PbX3材料光学性能研究[D]. 张冰.北京交通大学 2017
本文编号：3349429
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型钙钛矿结构示意图
青岛大学硕士学位论文2图1.1典型钙钛矿结构示意图量子点，也就是胶体半导体纳米晶体，粒径一般情况下在1-100nm，它的半径小于或近似于波尔半径，在空间三个维度上都存在量子限域效应[17,18]，导致电子的运动受到了限制，能级结构发生变化，由连续能级转变为分立的电子能级结构。由于量子点具有量子限域效应，从而出现了尺寸可以对能带结构进行调控的独特性质。量子点独特的量子限域效应还引起了一些其他效应，例如尺寸效应、表面效应以及宏观量子隧道效应，进而展现出了不同于宏观材料的独特物理化学性质。常见的量子点主要是形状主要为球形或者类球形，此外，还有箱形量子点、圆盘形量子点以及四面体形量子点等。其中，球形量子点的核心结构示意图如图1.2所示，由核、壳以及外面包裹的有机配体组成。图1.2球形量子点核心结构示意图
青岛大学硕士学位论文31.3钙钛矿量子点的发光原理与光学性质1.3.1钙钛矿量子点的发光原理量子点作为一种半导体材料，电子具有两种不同的能量状态，价带以及导带。当钙钛矿量子点经过特定波长的激光照射后，吸收光能进入激发态，价带上的电子跃迁到导带上，在价带上留下空穴，电子和空穴之间由库仑作用力相互吸引，这样量子点上就出现了一个电子空穴对，会发出荧光，当停止激光的照射后，荧光现象也随之停止[19]。导带上的电子再度跃迁回价带的过程中，有三种发光形式，如图1.3所示，电子与空穴直接复合发光，电子被量子点中的缺陷能级捕获发光，或者电子进入掺杂离子能级之中发光。图1.3量子点激子发光三种形式[19]（a）电子空穴发光（b）缺陷态发光（c）掺杂离子发光（1）电子与空穴复合发光量子点发光主要是由于电子与空穴的复合，如果要使量子点产生荧光效果，首先需要一个激子，获得激子的方式有两种，光致或者电致。通过电致或者光致，使量子点产生电子-空穴对，形成电子空穴复合发光，这种方式一般被称为带边复合[20,21]。（2）缺陷态捕获电子发光量子点如果存在缺陷，相当于量子点多了许多能级，空穴和电子就有可能进入到这些能级之中，形成缺陷态发光，量子点的带边复合就会相对减少，这也是量子产率降低的主要原因[22,23]。因此，研究人员通常会选取配体修饰这一方法减少量子点表面缺陷态的存在，以此来提高量子点的量子产率。（3）掺杂离子发光
【参考文献】：
期刊论文
[1]钙钛矿材料在激光领域的研究进展[J]. 王兰,董渊,高嵩,陈奎一,房法成,金光勇. 中国光学. 2019(05)
[2]量子点的光学特征及其在生命科学中的应用[J]. 邹明强,杨蕊,李锦丰,马吉湘,王楠. 分析测试学报. 2005(06)
博士论文
[1]高效稳定的钙钛矿量子点的合成、表征及LED器件性能研究[D]. 刘哲钦.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2019
[2]钙钛矿量子点与金属有机框架复合材料的制备、性能与应用研究[D]. 张地伟.北京科技大学 2019
硕士论文
[1]有机卤化物CH3NH3PbX3材料光学性能研究[D]. 张冰.北京交通大学 2017
本文编号：3349429
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