锰离子掺杂无机钙钛矿量子点的温度依赖发光性质研究

发布时间：2020-05-10 23:53

【摘要】：全无机CsPbX_3(X=Cl,Br,I)量子点具有立方钙钛矿结构,通过改变卤族元素含量可以调节量子点带隙宽度,使量子点发光峰位可调覆盖可见光范围。并且钙钛矿材料发光效率高,半峰宽窄,在太阳能电池领域有很好的应用前景。最近研究表明,钙钛矿量子点的尺寸减小,可以有效地降低其内部缺陷的数目,减少非辐射复合率,有望提高其荧光效率。此外,量子点空间尺寸与玻尔半径接近时,有可能导致其辐射跃迁机制从“自由电子-空穴复合”向“激子复合”模式转变,也成为提高发光效率的有利因素。并且含卤族碘的钙钛矿量子点在橙光光电器件中虽然表现出优异性能,但是稳定性相对较差,碘类钙钛矿量子点本身退化使器件寿命下降。因此,钙钛矿量子点的尺寸和稳定性,是量子点材料研究的新方向。2016年,Klimov等在J Am Chem Soc和Nano Lett上分别报道了Mn~(2+)离子掺杂的钙钛矿量子点的合成和和激子、Mn离子的双光发射,并对碘类钙钛矿量子点解离导致的使用寿命短的问题做出了有效的解决。通过材料的替换,掺杂Mn~(2+)离子的钙钛矿纳米晶使器件稳定性得到提高,将促使的钙钛矿量子点光电器件的迅速发展。本文利用热注入方法法成功地合成了CsPbX_3(X=Cl,Br,I)及其Mn~(2+)离子掺杂的纳米晶,获得了不同Mn掺杂浓度和不同尺寸的Mn:CsPbCl_3量子点,并研究了其发光机理和热处理的退化过程。本文主要研究了以下三个部分:(1)Mn:CsPbCl_3量子点的Mn~(2+)离子发光机理研究合成了不同浓度Mn:CsPbCl_3量子点,并对不同浓度量子点发光进行表征,测试了其Mn~(2+)离子的发光寿命。发现Mn~(2+)离子的发光来源于CsPbCl_3基质到Mn~(2+)的能量传递。从变温光谱中我们还发现Mn~(2+)离子的发光存在反常现象,随着温度的增加Mn~(2+)离子的发光强度逐渐增强,增加的原因是由于热激活的局域态。(2)Mn:CsPbCl_3量子点的激子发光机理研究合成了不同浓度Mn:CsPbCl_3量子点,并对不同浓度量子点发光进行表征,测试了其带边激子的复合发光寿命。还讨论了量子点滴涂成薄膜和分散到正己烷溶液中的不同表面态导致的界面发光机理变化问题。溶液中的量子点分散均匀不会有能量的传递,薄膜中量子点由于团聚的作用会发光红移。(3)尺寸调控的Mn:CsPbCl_3量子点的发光性质研究合成了不同尺寸的Mn:CsPbCl_3量子点,并对不同尺寸量子点发光进行表征,测试了其Mn~(2+)离子的荧光寿命和带边激子的荧光寿命。发现量子点的尺寸对Mn~(2+)离子寿命没有影响,但尺寸对带边发光寿命有一定影响。
【图文】：

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【学位授予单位】：吉林师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ422;O482.31

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