低温制备无机铯铅卤化物钙钛矿光电探测器的研究

发布时间：2020-04-22 15:55

【摘要】：近年来,得益于工艺简单、光电特性优异等优点,钙钛矿材料吸引了大量科研工作者关注。较有机无机杂化的钙钛矿相比,无机铯铅卤化物钙钛矿材料α-CsPbI3-xBrx具备更高的熔点、更好的热稳定性,是实现钙钛矿光电探测器商业化应用非常有潜力的材料。然而α-CsPbI3xBrx通常需要高温热处理才能形成,制备温度随着碘含量增加而提高,α-CsPbI3通常在300℃以上才能形成。因此,低温制备无机铯铅卤化物钙钛矿光电探测器显得尤为重要。本文首先通过简单、低成本的一步溶液法,在120℃下制备出了立方无机α-CsPbI2.6Br0.4、α-CsPbI2Br、α-CsPbIBr2薄膜。在此基础上,采用电极/钙钛矿/电极结构将上述薄膜组装成光电探测器,研究了光电探测器的性能。结果表明:α-CsPbI2.6Br04光电探测器的综合性能最为优秀,响应度为1.33mA/W、探测率为6.26×1010 Jones。此外,本文引入了 mp-TiO2/α-CsPbI2.6Br0.4异质结,研究了异质结对钙钛矿薄膜和光电探测器性能的影响。实验表明mp-Ti02/α-CsPbI2.6Br0.4异质结有效抽取了钙钛矿层中的电子,抑制了光生载流子复合,有效提高了空穴载流子被电极收集的效率,进而提升了器件的性能。异质结结构光电探测器的响应度和探测率分别高达25.17 mA/W和2.61×1011 Jones,具备良好的可重复性、弱光响应与宽光谱响应,对540-660 nm入射光的响应度均在19 mA/W以上。
【图文】：

第１章绪论逡逑铯铅卤化物钙钛矿材料的研究背景逡逑，硅ｍ、碳纳米管［２１、ＩＩ－ＶＩ族和ＩＩＩ－Ｖ族化合物｜Ｍ１，有机聚材料已经被应用于光电子器件领域，然而这些材料制备方法气相沉积、分子束外延生长方法等、生产成本昂贵。对简单、成本相对低廉的半导体材料具有重要意义。由于光简单，钙钛矿材料己经成为制备高性能太阳电池、光电探测光电子器件的优秀材料。逡逑钦矿材料的晶体结构与特点逡逑

邋８０逡逑Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋（°Ｃ）逡逑图１－２邋（ａ）邋ＭＡＰｂｌ３结构转换示意图；（ｂ）邋ＭＡＰｂｌ３禁带宽度与温度的关系图＾逡逑对于无机铯铅卤化物钙钛矿材料而言，一旦晶体结构从立方晶体结构转变为逡逑正交晶体结构，材料的晶格参数、带隙将明显改变，进而材料的光致发光量子效逡逑率、载流子迁移率和载流子寿命等光电性能将明显衰退。因此，结构稳定性对无逡逑机铯铅卤化物材料至关重要。具体分析见１．１．３小节。逡逑１．１．３无机绝ｆＳ南化物材料的晶体结构与相变逡逑如图１－３所示，无机铯铅卤化物材料（如ＣｓＰｂ［３＿Ａ．ＢｒＡ．材料）在高温和低温Ｆ逡逑呈现着完全不同的晶体结构，，在低温下呈现非钙钛矿相（例如正交晶系逡逑５－ＣｓＰｂ丨３．ａ．Ｂｇ），在高温下呈现出钙钛矿相（：、’／．方品系ａ－ＣｓＰｂｌ３＿．ｖＢｒ．ｖ）。达到相变逡逑温度时，ＣｓＰｂｌ＞，Ｂｒ．ｖ材料将会发生从非钙钛矿结构到钙钛矿结构的相变过程。－逡逑旦外界环境回落到室温
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB383.2;TN36

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本文编号：2636680