用于X射线探测的钙钛矿晶体的制备及性能优化研究
发布时间：2020-12-09 14:55
X射线探测器是一种将X射线光子能量转换为电信号的特殊器件,在医疗诊断、工业探伤、环境监测等方面应用极其广泛。半导体材料作为X射线能量转换的核心,具有重要的研究价值与广泛的应用前景。X射线能量转换的基本原理决定半导体材料必须拥有较高X射线吸收系数和优秀的光电转换能力。钙钛矿材料具有一系列优良的特性:X射线吸收能力强、缺陷密度低、载流子寿命和迁移率乘积高、室温下电阻率高等,这很好的契合了 X射线探测器所需半导体材料的要求。本文以高质量的钙钛矿晶体为基础,结合钙钛矿晶体的材料特性和光电转换能力,系统地研究了钙钛矿晶体在X射线辐照下的性能表现。本文首先系统开展了 MAxCs1-xPbBr3晶体生长工艺的探索和研究。采用了丙酮、乙醇、纯水、三氯甲烷、异丙醇等5种不同的反溶剂来探索MAxCs1-xPbBr3晶体的生长工艺,成功地生长出高品质大尺寸的 MAPbBr3,MA0.94Cs0.06PbBr3,MA0.6Cs0.4PbBr3,MA0.35Cs0.65PbBr3,MA0.1Cs0.9PbBr3,CsPbBr3晶体,并且通过X射线衍射分析、能量色散X射线光谱分析、热重分析等分析手段对晶体的特性进...
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１钙钛矿材料的晶体结构示意图??
４４?－?０．９０之间时，钙钛矿的结构通常是稳定的＿２１，??２３－２６］??Ｏ??１．２．２钙钛矿晶体的生长方法??溶液法是生长钙钛矿晶体最常用的方法，分为缓慢挥发法、溶液降温法、逆向温度??结晶法以及反溶剂扩散法。??缓慢挥发法通过缓慢蒸发溶液中的溶剂，从而使溶液时刻处于饱和或过饱和状态，??溶液中溶剂缓慢析出结晶，从而得到所需的晶体。这种方法尤其适用于有机化合物的晶??体生长，熊仁根教授课题组［２７］采用此方法获得（Ｃ６Ｈ５ＣＨ２ＮＨ３）２ＰｂＣｌ４二维钙钛矿晶体，如??图１．２。缓慢挥发法操作简单便捷，但挥发速率难以精确控制，从而出现大量结晶且晶??体质量不高的问题［２？２９］。??ａ?Ｓ〇．ｕ，ｉ〇ｎ?ｂ?ｐｔｔｔＴ?４■■厂??Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ?ｖ?．ｆ?＊?＾?＇?｜４?ｔ?－ｉ?＊?－??、…Ｘ?ｉｎｉ?／？ｉＨｌｌｌｉｉｍ??ｊ．ｒ＞Ｈ?：??（ｂｅｎｚｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ）２ＰｂＣＩ４??图１．?２缓慢挥发法生长示意图及所得的（Ｃ６Ｈ５ＣＨ２ＮＨ３）２ＰｂＣ丨４晶体丨２７１??溶液降温法是利用溶质在溶剂中的溶解度随温度降低而降低的特性发展而来的晶??体生长方法，钙钛矿材料在对应的酸溶液中有这样的特性，从而可以通过溶液降温法生??长钙钛矿晶体。首先需要精准的测定钙钛矿材料在相应酸溶液中的饱和点，然后通过缓??慢降低温度使溶液处于过饱和状态，溶剂不断析出结晶从而生长为大尺寸的晶体。图１．３??为利用籽晶－溶液降温法得到的大尺寸晶体［２６，３（），３１］。这种方法简单可行，通过控制降温??速率达到控制晶体生长速率的目的，能够较为容易地获得大尺寸高质量的单晶。??２??
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本文编号：2907041
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１钙钛矿材料的晶体结构示意图??
４４?－?０．９０之间时，钙钛矿的结构通常是稳定的＿２１，??２３－２６］??Ｏ??１．２．２钙钛矿晶体的生长方法??溶液法是生长钙钛矿晶体最常用的方法，分为缓慢挥发法、溶液降温法、逆向温度??结晶法以及反溶剂扩散法。??缓慢挥发法通过缓慢蒸发溶液中的溶剂，从而使溶液时刻处于饱和或过饱和状态，??溶液中溶剂缓慢析出结晶，从而得到所需的晶体。这种方法尤其适用于有机化合物的晶??体生长，熊仁根教授课题组［２７］采用此方法获得（Ｃ６Ｈ５ＣＨ２ＮＨ３）２ＰｂＣｌ４二维钙钛矿晶体，如??图１．２。缓慢挥发法操作简单便捷，但挥发速率难以精确控制，从而出现大量结晶且晶??体质量不高的问题［２？２９］。??ａ?Ｓ〇．ｕ，ｉ〇ｎ?ｂ?ｐｔｔｔＴ?４■■厂??Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ?ｖ?．ｆ?＊?＾?＇?｜４?ｔ?－ｉ?＊?－??、…Ｘ?ｉｎｉ?／？ｉＨｌｌｌｉｉｍ??ｊ．ｒ＞Ｈ?：??（ｂｅｎｚｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ）２ＰｂＣＩ４??图１．?２缓慢挥发法生长示意图及所得的（Ｃ６Ｈ５ＣＨ２ＮＨ３）２ＰｂＣ丨４晶体丨２７１??溶液降温法是利用溶质在溶剂中的溶解度随温度降低而降低的特性发展而来的晶??体生长方法，钙钛矿材料在对应的酸溶液中有这样的特性，从而可以通过溶液降温法生??长钙钛矿晶体。首先需要精准的测定钙钛矿材料在相应酸溶液中的饱和点，然后通过缓??慢降低温度使溶液处于过饱和状态，溶剂不断析出结晶从而生长为大尺寸的晶体。图１．３??为利用籽晶－溶液降温法得到的大尺寸晶体［２６，３（），３１］。这种方法简单可行，通过控制降温??速率达到控制晶体生长速率的目的，能够较为容易地获得大尺寸高质量的单晶。??２??
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