鈣鈦礦作為新興的能源材料,由于其具有較高的吸光系數(shù)、高的載流子遷移率、長的載流子擴(kuò)散長度以及可調(diào)節(jié)直接帶隙等優(yōu)點,使得其在太陽能電池、場效應(yīng)晶體管、LED、光電探測器以及激光等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。一般地,研究人員將某種材料能否穩(wěn)定存在并被持續(xù)使用作為該材料能否被商業(yè)化應(yīng)用的一個考核標(biāo)準(zhǔn),但是由于鈣鈦礦材料自身的離子性質(zhì),使得其穩(wěn)定性很差,其中就包括光穩(wěn)定性。因此深入地探究光是如何影響鈣鈦礦晶體的生長及其器件性能就顯得十分重要了。在本論文中,我們系統(tǒng)地研究了光照對鈣鈦礦材料的生長過程及其應(yīng)用的影響,同時首次采用原位合成的方法制備出了穩(wěn)定性良好的有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦纖維薄膜。本論文的主要工作包括:（1）以有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦單晶為研究對象,系統(tǒng)地探究了光照對其生長過程以及性能的影響。發(fā)現(xiàn)了光照會抑制鈣鈦礦晶體的形核,促進(jìn)晶體長大的現(xiàn)象,同時采用光譜學(xué)和形貌學(xué)等表征手段,闡明了鈣鈦礦單晶在溶液中的形核-長大過程及其動力學(xué)機(jī)制,提出了“光抑制晶體形核”的理論,為鈣鈦礦單晶生長的研究和應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。（2）在光誘導(dǎo)增強(qiáng)鈣鈦礦晶體生長理論方法基礎(chǔ)上,將光照技術(shù)應(yīng)用到鈣鈦礦薄膜電池的制備工藝... 

【文章來源】：長春工業(yè)大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

（a）南烏拉爾山脈的地貌；（b）鈣鈦礦礦石照片[1]

第1章緒論2表1-1鈣鈦礦材料發(fā)展大事件時間事件研究者1839鈣鈦礦CaTiO3首次被發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行命名Rose普魯士[2]1851首次人工合成了CaTiO3材料Jacques-JosephEbelmen法國1898首次人工合成具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的NaNbO3化合物PerJohanHolmquist瑞典[3]1925首次詳細(xì)的描述了鈣鈦礦的晶結(jié)構(gòu)ThomasF.W.Barth挪威[4]1945BatiO3鐵電四方結(jié)構(gòu)的確定HelenD.Megaw(GE,英國)[5]1958發(fā)現(xiàn)SrTi2O7類的鈣鈦礦S.N.ruddlesden英國陶瓷協(xié)會1972鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的“八面體扭轉(zhuǎn)理論”被提出A.M.(Mike)Glazer劍橋，英國1994開發(fā)有機(jī)-無機(jī)鹽類型的鈣鈦礦用于薄膜晶體管DavidB.Mitzi及IBM，美國2006開發(fā)出鈣鈦礦敏化太陽能電池A.Kojima和T.Miyasaka，日本2014隕石中發(fā)現(xiàn)天然鈣鈦礦產(chǎn)物(Mg，F(xiàn)e)SiO3Tschaumer美國1884年，鈣鈦礦材料首先由Topsoe,H.等人合成[6]。隨后，DieterWeber于1978年首次合成了有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦材料CH3NH3MX3[7,8]。1991年，DavidMitzi教授及其合作者利用一步法成功地制備出了多晶鈣鈦礦薄膜材料并成功將其應(yīng)用于磁、光、電等領(lǐng)域[9]。日本的TsutomuMiyasaka教授最早于2006年首次將金屬鹵化物鈣鈦礦材料應(yīng)用到染料敏化太陽能電池中并獲得了2.2%的光電轉(zhuǎn)化效率[10]。之后他們便致力于金屬鹵化物鈣鈦礦的電池應(yīng)用，終于在2009年，他們首次成功制得了以CH3NH3PbX3（X=I-或Br-）為敏化劑的鈣鈦礦太陽能電池，成功地跨出了鈣鈦礦太陽能電池的第一步，這也為隨后鈣鈦礦太陽能電池爆炸式的研究奠定了基礎(chǔ)[11]。隨后鈣鈦礦太陽能電池又經(jīng)歷了界面優(yōu)化，材料優(yōu)化等過程，最終達(dá)到了25%的光電轉(zhuǎn)換效率，如圖1.2所示，并且該效率已經(jīng)接近其理論光電轉(zhuǎn)換效率[12]。圖1.2不同類型太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率示意圖[12]。

第1章緒論4的光吸收系數(shù)越大，則材料可以吸收的光子數(shù)量就越多，就越有可能產(chǎn)生更高的光電流。除了增加光吸收系數(shù)之外，研究人員還成功地制備出了混合鹵化物鈣鈦礦單晶材料，該材料在整個紫外-可見-近紅外光的光譜范圍內(nèi)均顯示出了連續(xù)可調(diào)的光吸收和光發(fā)射特性，這一特性極大地推動了鈣鈦礦納米管領(lǐng)域的發(fā)展[21,23-26]。此外，CH3NH3PbCl3，CH3NH3PbBr3和CH3NH3PbI3的熒光發(fā)射峰的位置分別為402nm、537nm和784nm處（圖1.4c），均小于紫外吸收的起始位置[27,28]。目前研究人員普遍關(guān)注的一個焦點就是鈣鈦礦材料的直接帶隙分布和間接帶隙分布可能引起的材料性能差異。圖1.3（a）ABX3鈣鈦礦晶體的結(jié)構(gòu)示意圖；（b）CH3NH3PbI3鈣鈦礦的立方、正交和四方相示意圖；（c）不同鹵化物鈣鈦礦的容忍因子；（d）鈣鈦礦的容忍因子從0.8轉(zhuǎn)變?yōu)?時，不同位置取代基的選擇[16]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種高分子保護(hù)的鉛鹵鈣鈦礦納米晶（英文）[J]. 李曉,薛振杰,羅聃,黃川輝,劉立志,喬學(xué)志,劉聰,宋倩,閆聰,李迎春,王鐵.  Science China Materials. 2018(03)
[2]靜電紡絲法制備聚苯乙烯超疏水纖維的研究進(jìn)展[J]. 劉夢姣,張才亮,馮連芳.  化工新型材料. 2014(09)
[3]大分子溶致凝聚過程中的幾個分界濃度[J]. 吳其曄.  高分子通報. 2013(06)

碩士論文
[1]新型CH3NH3PbCl3及混合鹵素鈣鈦礦光電晶體的生長與表征[D]. 王萬富.南京信息工程大學(xué) 2018
[2]基于電射流不穩(wěn)定性的聚苯乙烯材料制備及超疏水性研究[D]. 范剛.浙江大學(xué) 2017
[3]陰離子表面活性劑體系中超疏水聚苯胺復(fù)合材料的制備與性能研究[D]. 夏冬祥.揚州大學(xué) 2010



本文編號：2934877