基于准二维钙钛矿薄膜与电致发光器件的研究

发布时间：2020-04-06 19:29

【摘要】：近年来,有机-无机杂化钙钛矿因带隙可调、低温溶液制备、载流子迁移率高等优点在光电子领域取得了快速发展。然而,传统三维(3D)钙钛矿本身存在的一些缺陷一直限制发光器件的发展,如表面与内部的缺陷、器件稳定性较差、激子易解离。随着钙钛矿研究被不断深入,人们发现低维钙钛矿材料可以提高钙钛矿发光二极管(PeLED)的发光效率和稳定性。相比于3D钙钛矿,二维(2D)结构钙钛矿材料在发光领域呈现出优异的特性,较大的大有机离子可以增加激子束缚能、减少缺陷态及提高器件稳定性。这些使得2D钙钛矿成为一种很有前途的光电功能材料。但是,2D钙钛矿中较大的绝缘有机基团严重阻碍了电荷传输并限制了 PeLED中发光效率。一种由2D和3D钙钛矿混合的准二维钙钛矿开始引起人们的注意。这种钙钛矿能同时兼顾到2D和3D结构的优点,可以增加激子束缚能并有效地转移电荷。然而,准二维钙钛矿并不是一种完美的材料,缺陷依然存在且荧光效率依旧较低。同时,低维结构中的一些机理也尚未明确。如薄膜结晶的过程、激子特性等。本文针对(R-NH3)2An-1MnX3n+1结构的准二维钙钛矿,从两个方面进行研究。一方面,我们研究了 R-NH3大有机离子对钙钛矿结晶、发光、晶体结构、激子特性及器件发光性能的影响。另一方面,我们又对前驱体溶剂、反溶剂进行研究。研究结果如下:1)改变(R-NH3)2An-1MnX3n+1结构的准二维钙钛矿中大有机离子R-NH3的链长度,对比分析XRD、吸收光谱、荧光寿命、变温发光光谱、光致发光量子产率(PLQY)及器件发光性能发现大有机离子R-NH3的长度增加,可以阻碍层状2D钙钛矿结构的生长;减少缺陷增加荧光寿命;增加激子结合能,提高发光效率。2)我们改变旋涂过程中滴加反溶剂的时间,通过对比分析XRD、吸收与发光光谱、荧光寿命、PLQY,发现较早的滴加反溶剂有助于薄膜的发光。但是,过快的结晶速度导致反溶剂的滴加时间难以精准控制。通过使用DMF/DMSO混合溶剂调节结晶速度,最后证明了合适的反溶剂处理有利于提高薄膜的发光性能。3)我们将溶剂优化条件应用于不同大有机离子的准二维钙钛矿薄膜和器件制备。对比分析了 XRD、吸收与发光光谱、荧光寿命、PLQY及器件性能,证明了DMF/DMSO混合溶剂、反溶剂使用和有机离子配体选择三者有机结合可以提高准二维钙钛矿薄膜质量与器件性能。
【图文】：

图１．１近年来钙钛矿ＥＱＥ和尺寸的变化曲线

图１．３沿＜１００＞、＜１１０＞和＜１１１＞方向切开的示意图以及产生相应的２Ｄ钙钛矿
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN383.1;TB383.2

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 高西汉;钙钛矿结构[J];压电与声光;1994年04期

2 张晓楠;郑官豪杰;苏圳煌;韩玉洁;杨迎国;高兴宇;;大气环境中溶剂添加剂对制备钙钛矿薄膜的影响[J];核技术;2018年05期

3 祝远民;刘锐锐;詹倩;;畸变钙钛矿结构的晶体定向转换方法与应用[J];人工晶体学报;2014年05期

4 王琳;张敬波;;二维钙钛矿材料结构与功能的关系研究[J];现代盐化工;2018年02期

5 薄树峰;孔晟宇;王利利;;钙钛矿结构类型的功能材料的结构单元和结构演变[J];科技风;2017年15期

6 罗童;薛菜平;张春梅;何星辉;周芳;王东栋;;钙钛矿太阳电池活性薄膜层的稳定性研究[J];北京印刷学院学报;2017年08期

7 沈耀国;范宝殿;;钙钛矿结构材料的制备方法研究[J];化工时刊;2008年11期

8 黄丽娜;曲炳郡;刘理天;;钙钛矿结构氧化物电脉冲诱发可逆变阻机理的研究进展[J];功能材料与器件学报;2007年06期

9 杨雯;陆海鹏;;钙钛矿类单相多铁材料的研究现状[J];科技资讯;2018年11期

10 韦慧;汤洋;尤晖;;制备方法对钙钛矿薄膜结构及形貌的影响[J];化工进展;2018年09期

相关会议论文 前10条

1 刘丹;周和平;;熔盐法制备具有各相异性形状的钙钛矿结构种晶[A];第十三届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2004年

2 姜源植;徐鸿宇;袁明鉴;陈军;;高效准二维钙钛矿太阳能电池[A];第六届新型太阳能电池材料科学与技术学术研讨会论文集[C];2019年

3 李志鹏;范颖平;刘冉冉;邵志鹏;逄淑平;;钙钛矿薄膜的钝化[A];第五届新型太阳能电池学术研讨会摘要集（钙钛矿太阳能电池篇）[C];2018年

4 陈勇;马飞;牟筛强;;镉掺杂对无甲胺钙钛矿太阳能的效率和稳定性的影响[A];第六届新型太阳能电池材料科学与技术学术研讨会论文集[C];2019年

5 张茜;张闻;姚叶锋;;钙钛矿结构中内嵌小分子的运动与材料介电转变的固体核磁共振研究[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第六分会：金属有机框架化学[C];2016年

6 童鹏;孙玉平;;锰基反钙钛矿结构功能材料研究进展[A];2012中国功能新材料学术论坛暨第三届全国电磁材料及器件学术会议论文摘要集[C];2012年

7 程方闻;吴炳辉;郑南峰;;新型二维钙钛矿材料在光伏器件中的应用[A];第五届新型太阳能电池学术研讨会摘要集（钙钛矿太阳能电池篇）[C];2018年

8 张京;陆超杰;侯大刚;陈人杰;曾昭兵;胡子阳;诸跃进;;功能性掺杂对有机无机钙钛矿以及全无机钙钛矿性能的影响[A];第五届新型太阳能电池学术研讨会摘要集（钙钛矿太阳能电池篇）[C];2018年

9 黄晓锋;吴炳辉;郑南峰;;有机酸胺调控的TiO_2/钙钛矿界面提高电池的效率和稳定性[A];第五届新型太阳能电池学术研讨会摘要集（钙钛矿太阳能电池篇）[C];2018年

10 刘准;张立军;;四元层状铋、锑卤化物钙钛矿光电材料的优化设计[A];第五届新型太阳能电池学术研讨会摘要集（钙钛矿太阳能电池篇）[C];2018年

相关重要报纸文章 前3条

1 记者 张梦然;科学家首次对地幔条件下的钙钛矿进行测量[N];科技日报;2019年

2 赵熙熙;钙钛矿LED有望彻底革新照明与显示[N];中国科学报;2019年

3 黄庆;科学需交流[N];光明日报;2008年

相关博士学位论文 前10条

1 吴恒;多铁性(双)钙钛矿结构氧化物的性能调控及微结构研究[D];南京大学;2019年

2 张鹏;基于氧化锌的钙钛矿电池制备与器件性能研究[D];电子科技大学;2019年

3 常俊丽;密度泛函理论对有机—无机杂化钙钛矿带隙调控及光学性能的研究[D];西南大学;2019年

4 王西阳;钙钛矿钴氧化物的表界面电子态调控及催化性能研究[D];吉林大学;2019年

5 冯江山;柔性钙钛矿电池中结晶及电荷传输层优化研究[D];陕西师范大学;2018年

6 黄新;钙钛矿电池光功能层的形貌调控[D];北京交通大学;2019年

7 王娟红;溶液加工钙钛矿发光二极管界面调控及相关研究[D];华南理工大学;2019年

8 滕强;卤化物钙钛矿材料电子和缺陷性质的第一性原理研究[D];华南理工大学;2019年

9 刘梅月;窄带隙钙钛矿太阳电池的薄膜形貌控制和界面调控研究[D];华南理工大学;2019年

10 卫东;钙钛矿太阳电池结构设计及稳定性研究[D];华北电力大学(北京);2019年

相关硕士学位论文 前10条

1 张旭;应用于高功率单色光转换的钙钛矿电池器件研究[D];中国工程物理研究院;2019年

2 张月;高性能钙钛矿光电器件的研究[D];西南大学;2019年

3 张赢;新型GdBaFe_2O_(5+δ)基双钙钛矿结构固体氧化物燃料电池电极材料的性能[D];吉林大学;2019年

4 向金茅;有机-无机层状钙钛矿的结构及光电性能的模拟计算[D];华北电力大学;2019年

5 高瞻;基于聚合物材料界面修饰的钙钛矿发光器件的研究[D];电子科技大学;2019年

6 李艳芳;二维钙钛矿材料的合成及光学特性研究[D];电子科技大学;2019年

7 张洪斌;杂环化合物对钙钛矿薄膜生长调控及缺陷钝化研究[D];电子科技大学;2019年

8 赖晖;钙钛矿太阳能电池界面修饰及成分调控研究[D];华中科技大学;2019年

9 向思衡;具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池的研究[D];电子科技大学;2019年

10 杨蕊菡;单基团钙钛矿稳定性优化及太阳能电池应用[D];电子科技大学;2019年

，

本文编号：2616929