尺寸、形状可控的钙钛矿纳米晶合成及光学特性研究

发布时间：2020-09-19 13:48

　　随着纳米材料研究的不断深入,无机钙钛矿纳米晶体作为一种优良的纳米发光材料逐渐进入人们视野。它具有超高的荧光效率,超低的激发功率,超窄的半高全宽,超宽的可见光发光波段区域等优良的发光特性,因而逐渐成为纳米材料研究的热门课题之一。无机钙钛矿纳米晶体已经作为一种发光材料,逐渐进入到其它光学器件及领域的应用与研究。本文将从形貌各异的钙钛矿纳米晶体的合成与制备,单量子点的共聚焦扫描系统的搭建,单个纳米晶的寻找及光学性质的测量等三个大角度系统的展开详细论述。对于形貌各异的钙钛矿纳米晶体的合成与制备,本文主要用到胶体化学溶液合成的方法。主要通过控制三个主要影响因素精确合成形貌、尺寸各异的钙钛矿纳米晶,从而充分体现出钙钛矿纳米晶体的量子局限效应。用热注入法合成的钙钛矿纳米晶体最大的优点是合成方法简单、易操作,且样品的产率较高,成本较低。影响钙钛矿纳米晶体形貌和尺寸的最主要因素之一为温度。温度能够影响钙钛矿前驱体的溶解速率,同时又影响钙钛矿纳米晶体的成核速度、以及各向异性生长等方面的性质。本文用热注入法合成钙钛矿纳米晶体时温度调节从八十摄氏度到二百二十摄氏度不等。温度低于八十度时,成核反应几乎不进行。随着温度的升高,各种前驱体药品溶解的速率会越来越快,成核速度也会越来越快。纳米晶的合成从各向异性的生长逐渐变为各向同性。八十度到一百二十度反应时,形成的纳米晶尺寸分布在25 nm左右,这时为圆盘;一百二十到一百五十度时,尺寸大约为17 nm的圆球形状的圆盘;温度高于一百五十摄氏度时,形成的是三维立体形状的纳米晶体,且尺寸在慢慢变小。温度到达一百八十度时,尺寸达到了最小值8 nm左右,形状为立方形的钙钛矿量子点。当温度继续升高时,成核过程就会被破坏,相应的纳米晶体产率就会降低,形状也趋于不规则。影响钙钛矿纳米形貌的因素之二为中间配体。所谓中间配体,有两种:一种是有机酸,例如乙酸、己酸、油酸等等,他们的区别是碳链的长短不一样;同样另一种有机碱也有这些分类,从两个碳到十八个碳链不等的情况。大体的影响成核规律是碳链越长越容易形成各向同性的纳米晶材料,尺寸也越来越小,形状趋于规则。影响因素之三是前驱体的种类和相对配比与用量,这个因素对钙钛矿纳米晶的形貌的影响最大,直接影响着钙钛矿纳米晶体的成核以及各向异性生长。关于光学系统的搭建,在购买各种单项仪器的前提下,自己动手搭建调节了共聚焦单分子扫描系统,通过这个系统,配合光谱仪,可以实现对于单个量子点纳米晶的寿命、荧光闪烁、光谱以及反聚束等光学性质的测量。钙钛矿纳米晶体光学性质的测量与分析,本文注重于以下几个方向。第一,钙钛矿纳米晶荧光闪烁的分类。第二,对不同发光强度的钙钛矿纳米晶进行寿命分析,通过寿命分布分析及荧光寿命指数拟合,得出钙钛矿纳米晶可能的发光渠道。第三,提出单个钙钛矿纳米晶的激子复合渠道模型,并与实验数值进行了拟合对比,得出闪烁的发光机理。第四,研究单个的钙钛矿纳米晶表面配体和悬键,对于荧光闪烁和单光子性质的影响。
【学位单位】：鲁东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：O482.3;TB383.1
【部分图文】：

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会的发展和进步，日益紧缺的资源问题和环境问题越来越突出前所未有的，与块体材料在电学、光学、磁学、声学等方面具特性。而近几年，钙钛矿半导体纳米晶体作为一种新型的纳米。钙钛矿纳米晶能成为科学基础研究的热门，是因为其具有很多比拟的优良特性。例如：超高的荧光效率，超窄的光谱线宽，光发光区域等，如图 1.1。载流子倍增效应[1-2]，单光子效应[3-4荧光闪烁效应，表面效应[5]，隧穿效应等优良特性被人一一发良的效应将在太阳能电池[6-8]，能量传递和转换器件，光电器件器，高分辨显示器[11-13]等领域带来广泛的应用和实践及突破性研究钙钛矿纳米晶体的合成以及优良光学特性，将为以后科技革命性的变化。

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控的钙钛矿纳米晶合成及光学来。构成纳米晶的原子，通子，故纳米晶体又被称作因此很多表面缺陷，可形部激子复合有很大影响，效应[16-17]等现象。型的纳米材料，它的尺寸纳米材料表现出和块体材的能带随着纳米晶尺寸的窄的荧光光谱[18]，如下图

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图 1.3 钙钛矿纳米晶结构（引自陈奇博士论文）表现出和块体材料相比具有众多优良特、太阳能电池、超高分辨率成像等领域值。的分类钛矿纳米晶可分为以下几类：型，其中 A 是否为有机基团，可分为有机钙钛矿纳米晶往往分子链比较长、分率高，但是受热、见光等易分解，稳定为无机基团，即为金属离子，通常为Cs

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