利用显微光谱研究金属卤化物钙的光物理机制

发布时间：2023-02-15 20:13

　　在过去十年内,金属卤化物钙钛矿材料因为在光伏器件领域和发光器件领域展现出卓越的应用前景,受到了广泛关注。其主要原因是该材料具有非常优越的光电性质,例如:具有高吸光系数、低激子束缚能、长程载流子扩散能力以及吸收带隙连续可调节。除此之外,金属卤化物钙钛矿材料还有一大优势就是制备手段多样且方法简易,生产成本低,凸显了其应用价值。目前,金属卤化物钙钛矿材料的发展非常迅速,经过美国国家可再生能源实验室认证,钙钛矿太阳能电池器件的效率已经高达25.2%;并且利用金属卤化物钙钛矿制备发光二极管(Light-emitting diode,LED)器件的外量子效率也都已经超过了20%。但是对于该类材料基础性质的理解要远远落后于钙钛矿光电器件的发展速度,导致人们对钙钛矿材料物理机制如材料中的缺陷性质、光生载流子复合过程以及离子迁移过程的认识还不够全面,再加上金属卤化物钙钛矿材料固有的稳定性问题,限制了其进一步发展。因为材料的发光性质与其光物理机制密切相关,材料的结构以及组成的变化也会引起发光性质的变化,所以本论文希望通过表征金属卤化物钙钛矿材料的光致发光性质探究其光物理机制,预测材料的结构或化学组成的变化...

【文章页数】：135 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 金属卤化物钙钛矿材料的发展
        1.2.1 有机金属卤化物钙钛矿材料
        1.2.2 全无机金属卤化物钙钛矿材料
    1.3 金属卤化物钙钛矿材料的结构特性
        1.3.1 晶体结构
        1.3.2 带隙结构
    1.4 金属卤化物钙钛矿材料光物理机制的研究现状
        1.4.1 缺陷性质
        1.4.2 载流子动力学性质
        1.4.3 离子迁移性质
    1.5 显微光谱技术的发展与应用
        1.5.1 显微光谱技术的基本原理
        1.5.2 宽场荧光显微镜
        1.5.3 显微光谱技术的应用
    1.6 本论文的选题依据和研究内容
        1.6.1 论文的选题依据
        1.6.2 论文的研究内容
    参考文献
第二章 利用吸收和发光的同步检测研究MAPbI₃发光变化机制
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 样品制备
        2.2.2 光谱表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 光增强过程中的吸收变化
        2.3.2 可逆光衰减过程中的吸收变化
        2.3.3 不同激发功率下的吸收变化
        2.3.4 不同气体氛围中的吸收变化
        2.3.5 材料降解过程中的吸收变化
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 MAPbI₃晶体中淬灭缺陷分布表征
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 样品制备
        3.2.2 光学表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 缺陷浓度与晶体形貌之间的关系
        3.3.2 缺陷浓度与晶体尺寸之间的关系
        3.3.3 缺陷浓度与晶体中不同位点之间的关系
        3.3.4 缺陷浓度与前驱体比例之间的关系
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 MAPbI₃晶体中淬灭缺陷态的化学本质
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 样品制备
        4.2.2 光学性质和形貌结构表征
        4.2.3 计算方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 MAPbI₃晶体的发光增强和衰减
        4.3.2 发光衰减过程中的光谱以及寿命变化
        4.3.3 发光衰减过程的可重复性
        4.3.4 气体氛围与尺寸效应对发光衰减的影响
        4.3.5 发光衰减行为随激发功率的变化
        4.3.6 MAPbI₃中缺陷态的转变过程
        4.3.7 理论计算结果
        4.3.8 发光衰减现象与I-V曲线滞后效应的联系
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 MAPbI₃单晶中独特的光学性质
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 样品制备
        5.2.2 形貌结构表征
        5.2.3 光学性质表征
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 MAPbI₃晶体中的光谱分布
        5.3.2 MAPbI₃晶体中相组成、气体氛围以及光降解对光谱分布的影响
        5.3.3 MAPbI₃晶体中不同位点的发光性质
        5.3.4 MAPbI₃晶体中的光传导过程
        5.3.5 MAPbI₃晶体中光生载流子动力学性质
    5.4 本章小结
    参考文献
第六章 金属卤化物钙钛矿中光致相分离过程的研究
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 样品制备
        6.2.2 形貌结构表征
        6.2.3 光学性质表征
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 Sn²⁺掺杂钙钛矿晶体形貌与结构
        6.3.2 CsPb_0.9Sn_0.1IBr₂和CsPbIBr₂ 实时发光光谱变化
        6.3.3 CsPb_0.9Sn_0.1IBr₂ 发光的可重复性
        6.3.4 Sn²⁺氧化后晶体的光谱变化
        6.3.5 水汽对Sn²⁺掺杂钙钛矿材料的破坏作用
        6.3.6 Mn²⁺掺杂提高材料在空气中的稳定性
    6.4 本章小结
    参考文献
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
博士期间已发表和待发表论文
致谢



本文编号：3743772