Cs-Pb-Br体系钙钛矿材料光学性能研究进展

发布时间：2021-08-30 15:08

　　主要探讨了在Cs-Pb-Br基三元体系全无机钙钛矿材料中稳定存在的3种不同化合物CsPbBr₃、CsPb₂Br₅和Cs₄PbBr₆的光学性能,对材料的制备方法、结构特性以及发光机制研究进行了总结分析。其中CsPb₂Br₅和Cs₄PbBr₆能隙较大,却又存在优异的荧光特性。理论与实验结论的矛盾引起了较大的争议,期望未来能有更直接的实验数据确定材料的结构,从而得出Cs-Pb-Br基三元体系全无机钙钛矿材料的发光机制。 

【文章来源】：山东科学. 2020,33(03)

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

CsPbBr3的晶体结构[8]

Cs4PbBr6的制备方法与CsPb2Br5相似,有直接合成和间接转化两种方法。直接合成操作简便,但易掺杂杂质;间接转化则更容易得到Cs4PbBr6纯相,但操作复杂,不利于大规模工业生产。Chen等[29]在液-液不混溶两相体系中建立了非均相界面反应策略,将溴化铅和溴化铯溶于二甲基甲酰胺中完全溶解,然后加入油酸和油胺稳定前驱体溶液,加速反应。最后将前驱体溶液快速注入正己烷中搅拌诱导反应,合成了具有明亮绿光的Cs4PbBr6。该方法成本低,操作简便,实现了在室温条件下的大规模合成。Bastiani等[33]通过反溶剂蒸汽辅助结晶合成了CsPbBr3单晶,再诱导反应合成Cs4PbBr6,但反应时间较长,需要48 h。Adhikari等[34]在室温合成条件下,通过改变铯-油酸前体的含量,从CsPbBr3转变为含铅的Cs4PbBr6晶体。这种转变极大地改变了钙钛矿的形态、结构和光学性质。Zhang等[35]采用配体辅助下室温再沉淀的方法合成了纯相Cs4PbBr6晶体。通过改变实验合成中辅助配体,如用十二烷基胺代替油胺,得到纯相Cs4PbBr6钙钛矿的荧光量子产率高达95.1%。3.3 Cs4PbBr6的光学性能

1.3 CsPbBr3 的光学性能三维钙钛矿CsPbBr3具有较大的光吸收系数、超低的体积缺陷密度等特性,使得其在高发光效率方面取得显著优势[13]。如图2所示,CsPbBr3荧光光谱中峰的位置位于525 nm处,荧光强度高,具有优异的荧光性能。半导体纳米晶发光的基本方式是价带上的电子吸收能量受到激发跃迁到导带,导带上的激发态电子重新跃迁回价带,并与价带上的空穴发生复合释放能量,即辐射复合发光[15-16]。传统量子点发光材料一般因局部的非金属离子不成键或形成弱的成键轨道,在价带与导带之间形成缺陷态能级[17-19]。与传统量子点发光材料相比,CsPbBr3的优势在于其拥有极高的缺陷容忍能力,能够高度避免间隙中间态缺陷的产生,该缺陷态能级只形成于价带与导带的内部。另外,中间态缺陷能级的减少,导致纳米晶辐射复合发光的效率有了大幅度的提高,从而使得CsPbBr3纳米材料具有优异的荧光特性[12,20]。


本文编号：3373007