低维无铅钙钛矿及其衍生物的高压研究

发布时间：2021-10-14 22:12

　　钙钛矿作为新型的半导体材料,被广泛应用于太阳能电池及光伏器件。而应用范围广的传统三维铅基钙钛矿有较大的毒性,低维无铅金属卤素钙钛矿及其衍生物由于其无毒、稳定等优势有望成为其替代物。另一方面,低维结构的钙钛矿具有独特的光电性质,由于其电子被限制在主体无机框架内,可能产生量子限域效应,从而引发独特的光物理现象。目前,对低维钙钛矿结构的理解不是很明确,通过高压实验方法深入研究其内在的结构-性质关系,能够为提升低维钙钛矿的性能提供策略。通过对一系列低维无铅钙钛矿及其衍生物的高压研究,本文揭示了不同组分、结构单元对材料结构性能的影响。在二维的有机-无机杂化钙钛矿（CH₃NH₃）₃Bi₂Br₉中,无机[BiBr₆]^3-八面体的扭曲和倾斜决定了其结构相变的过程,而有机组分对结构相变的影响很小。同时揭示了八面体结构变化对光学带隙的调控规律,即八面体的压缩及结构非晶化促进了电子轨道的耦合,使得带隙值减小,而结构相变时八面体的倾斜扭曲抑制了电子轨道的相互... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

宇宙中各处的压力范围[20]

展起来，通过激光、轻气炮等脉冲方法加载，可以获得上千GPa的压力，美国国家点火装置的激光脉冲可以实现107GPa的瞬间高压。动高压技术广泛被应用于超硬材料合成、高能物质研究、军事科学等领域，然而动高压技术压力不可控、无法长时间稳定加载压力等局限性限制了其使用范围[32]。随着同步辐射光源、激光技术等先进科学技术的发展，DAC高压实验技术和物质微观结构表征方法更紧密地结合起来，可以高效地原位研究物质在高压下的结构、性质变化。如图1-2所示，基于DAC的现代高压科学研究已经发展出丰富的原位表征方法。图1-2DAC可实现的原位高压表征方法[33]

哈尔滨工业大学理学硕士学位论文-5-1.3静高压实验技术目前的高压实验方法可分为静高压实验技术和动态高压实验技术两类，其中静高压实验技术能够稳定加载压力，可开展多种原位结构及性质表征方法，因此成为材料原位高压研究最常用的方法。在静高压实验过程中，外部压力加载的时间远大于材料内部化学弛豫平衡（结构的扭曲及电子重组）的时间，因此可以实现材料在一系列不同的压力点下结构及性质的原位测试。DAC是目前最常用的静高压实验装置，可以加载极高的压力，但实验的样品量也非常校本文所有的高压实验都用DAC开展，因此着重介绍一下DAC的结构及相关的实验技术。1.3.1金刚石对顶砧装置（DAC）DAC的结构一般如图1-3所示，由金刚石、金属垫块、以及机械支撑装置。用两个尺寸相同的金刚石平行对称组装，分别作为上砧面及下砧面，金刚石砧面的面积一般为400μm2，砧面更小的金刚石可以加载更高的压力。在两个金刚石砧面间放置一块具有样品腔的金属垫块，样品腔中装载实验样品及红宝石作为压力标定物质。加载压力时，对称地拧紧两个左旋螺丝和两个右旋螺丝，通过控制螺丝拧紧的程度即可加载不同的压力。由于金刚石具有良好的透光性，利用DAC可开展一系列高压下原位的光学实验[34]。图1-3金刚石对顶砧的装置结构a)DAC结构示意图；b)DAC实物图1.3.2垫片密封技术金属垫片是DAC中的一个重要部件，金属垫片密封技术有效地促进了基


本文编号：3436909