铅卤基钙钛矿材料的制备及其性能研究

发布时间：2022-07-13 14:12

　　铅卤基钙钛矿材料CH₃NH₃PbX₃（X=Cl、Br、I）具有载流子迁移率高、光吸收系数高、载流子扩散长度长等特点,在太阳能电池、发光二极管、探测器、热电等许多领域都具有潜在的应用前景,受到国内外的广泛关注。目前,人们对该材料的研究主要集中在太阳能薄膜和量子点发光领域,但薄膜和量子点在均匀性和稳定性方面存在诸多问题,从而限制了这类材料优异性能的发挥和大规模的应用。块体单晶是严格按照结晶学排列的近完美材料,因而是衡量CH₃NH₃PbX₃材料本征性能最理想的载体。本论文中,我们开展了铅卤基钙钛矿晶体的生长研究,并对所得晶体的热学、光学、力学等性能进行表征,主要研究结果如下:1.采用多种方法生长了CH₃NH₃PbBr₃单晶,对比了不同方法的优缺点;测试了逆温度结晶法制备的块体单晶的性能,包括光透过率、荧光寿命、光致发光、硬度和杨氏模量等。在400~1500nm范围内,透过率最高为86.6%;300... 

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 钙钛矿材料概述
        1.2.1 钙钛矿的发现
        1.2.2 铅卤基杂化钙钛矿晶体结构
        1.2.3 离子种类对铅卤基钙钛矿晶体性能的影响
    1.3 铅卤基钙钛矿单晶制备进展
        1.3.1 溶剂挥发法
        1.3.2 逆温度结晶法
        1.3.3 抗溶剂蒸发辅助结晶法
        1.3.4 降温结晶法
        1.3.5 籽晶法
    1.4 铅卤基钙钛矿薄膜制备进展
        1.4.1 旋涂法
        1.4.2 两步法
        1.4.3 沉积法
        1.4.4 喷墨打印法
    1.5 铅卤基钙钛矿材料的应用
        1.5.1 太阳能器件
        1.5.2 量子点发光
        1.5.3 热电转换
        1.5.4 光电探测器
        1.5.5 激光器
    1.6 选题依据
第2章 实验准备
    2.1 实验药品及试剂
    2.2 实验仪器
    2.3 测试方法及条件
第3章 CH_3NH_3PbBr_3单晶的生长与性能表征
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 CH_3NH_3Br制备
        3.2.2 CH_3NH_3PbBr_3晶体生长
        3.2.3 CH_3NH_3PbBr_3晶体加工
    3.3 CH_3NH_3PbBr_3晶体的表征及性能
        3.3.1 XRD分析
        3.3.2 微观形貌
        3.3.3 热重分析
        3.3.4 光学性能
        3.3.5 显微硬度测试
    3.4 本章小结
第4章 CH_3NH_3PbBr_(3-x)I_x晶体的生长及性能测试
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 CH_3NH_3PbBr_(3-x)I_x晶体生长
        4.2.2 CH_3NH_3PbBr_(3-x)I_x晶体加工
    4.3 CH_3NH_3PbBr_(3-x)I_x晶体表征及性能
        4.3.1 晶体结晶习性分析
        4.3.2 XRD分析
        4.3.3 热重分析
        4.3.4 光学性能
        4.3.5 硬度测试
    4.4 本章小结
第5章 喷墨打印制备CH_3NH_3PbBr_(3-x)I_x钙钛矿材料
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 喷墨打印技术简介
        5.2.2 打印溶液的配制
        5.2.3 打印设备的操作
    5.3 玻璃基底上CH_3NH_3PbBr_(3-x)I_x晶粒的微观形貌
        5.3.1 溶液用量对晶粒尺寸的影响
        5.3.2 I离子对CH_3NH_3PbBr_(3-x)I_x结晶形貌的影响
        5.3.3 溶剂对结晶形貌的影响
    5.4 纸质基板上打印CH_3NH_3PbBr_(3-x)I_x及其发光特性
        5.4.1 晶粒发光
        5.4.3 溶剂对发光亮度的影响
        5.4.4 CH_3NH_3PbBr_3发光图形的制备
    5.5 丝布基板CH_3NH_3PbBr_(3-x)I_x/PEDOT热电性能的探究
        5.5.1 PEDOT/丝布材料的热电性能
        5.5.2 PEDOT/CH_3NH_3PbBr_3/丝布复合材料的热电性能
        5.5.3 PEDOT/CH_3NH_3PbBr_(3-x)I_x/丝布复合材料热电性能
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间所开展的科研项目和发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]全无机铅卤钙钛矿CsPbX3晶体研究进展[J]. 王娜,申慧,金敏,徐家跃,李海霞,田甜,张彦.  硅酸盐学报. 2019(07)
[2]移动区熔法生长全无机钙钛矿型CsPbBr3晶体及其性能研究（英文）[J]. 徐家跃,梁肖肖,金敏,曾海波,KIMURA Hideo,胡皓阳,邵和助,申慧,田甜,李海霞.  无机材料学报. 2018(11)
[3]溶液法制备有机-无机杂化钙钛矿薄膜的研究进展[J]. 韦慧,汤洋,尤晖.  化工进展. 2018(07)
[4]3D打印技术制备热电发电器件[J]. 杜永,徐家跃.  应用技术学报. 2018(02)
[5]杂化钙钛矿型晶体制备方法的研究进展[J]. 李明明,赵阳,王兴光,张彪,王欢.  现代化工. 2018(02)
[6]发光材料及其新进展[J]. 徐家跃.  无机材料学报. 2016(10)
[7]CH3NH3PbBr3单晶的生长、结构与形貌[J]. 桑琳,郝萌蒙,王万富,张黎,苏静,王迪.  硅酸盐学报. 2016(04)
[8]溶剂对钙钛矿薄膜形貌和结晶性的影响研究[J]. 王栋,朱慧敏,周忠敏,王在伟,吕思刘,逄淑平,崔光磊.  物理学报. 2015(03)
[9]钙钛矿型复合氧化物纳米薄膜的研究进展[J]. 史册,邵光杰,胡婕,赵北龙,吕彦玲.  中国有色金属学报. 2008(10)
[10]纳米晶粒取向连生与枝蔓晶的形成[J]. 仲维卓,郑燕青,丁志立,施尔畏,华素坤.  人工晶体学报. 2003(02)

硕士论文
[1]有机—无机钙钛矿单晶体生长及其物化性能研究[D]. 栾梦雨.合肥工业大学 2016
[2]有机/无机杂化钙钛矿 （RNH3）2（CH3NH3）m-1PbmI3m+1结构及光电性能的研究[D]. 万静.浙江理工大学 2012



本文编号：3660186