近年來(lái),鈣鈦礦因其具有結(jié)構(gòu)可調(diào)性、高載流子遷移率、低缺陷密度以及帶隙可調(diào)等優(yōu)異的電學(xué)和光學(xué)特性而被廣泛應(yīng)用于光電探測(cè)器、太陽(yáng)能電池和激光器等光電器件中,成為光伏器件領(lǐng)域極具競(jìng)爭(zhēng)力的材料;然而,在紫外線照射、高溫和水化環(huán)境下,塊體三維鈣鈦礦的晶格易被破壞,加速分解為反應(yīng)物,光電性能降低,導(dǎo)致器件性能急劇下降;而二維鈣鈦礦材料由于維度、尺寸等的降低,引起量子限域效應(yīng),使得電子-空穴相互作用增強(qiáng),激子結(jié)合能增大,與三維鈣鈦礦相比表現(xiàn)出了更優(yōu)異的光電特性,且穩(wěn)定性增強(qiáng),是國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。但因材料本身的形成能較低,采用各種方法制備的二維鈣鈦礦材料仍存在形貌混雜,尺寸可控性小,結(jié)晶性差,發(fā)光性能不穩(wěn)定等問題,導(dǎo)致制備的光電器件的性能參差不齊。目前研究精確調(diào)控鈣鈦礦形貌、尺寸和維度的制備工藝,是開展鈣鈦礦物理機(jī)制和光電特性研究的基礎(chǔ),調(diào)控鈣鈦礦的發(fā)光性能并進(jìn)行機(jī)理研究是開發(fā)其應(yīng)用潛力的有效途徑。本文以鈣鈦礦(尤其是二維鈣鈦礦)為主要研究對(duì)象,深入研究了鈣鈦礦制備工藝對(duì)其形貌、尺寸和維度等結(jié)構(gòu)性能的影響,并通過溫度和外加磁場(chǎng)等對(duì)鈣鈦礦的發(fā)光特性進(jìn)行調(diào)控和機(jī)理研究,進(jìn)一步探討了鈣鈦礦在光電器件領(lǐng)域的應(yīng)用潛力,展望了鈣鈦礦材料所面臨的挑戰(zhàn)、未來(lái)的發(fā)展方向和應(yīng)用前景。主要內(nèi)容分為三部分,(1)采用溶液法制備高結(jié)晶度,大尺寸的CsPbBr_3鈣鈦礦,并研究了飽和溶液法與反溶劑法對(duì)塊體鈣鈦礦的尺寸及形貌的影響,通過溫度調(diào)控實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦的可調(diào)發(fā)光;(2)采用溶液-氣相兩步法制備了厚度為納米級(jí)的二維CH_3NH_3PbI_3鈣鈦礦納米片,通過厚度調(diào)控實(shí)現(xiàn)了可調(diào)發(fā)光,并通過外加磁場(chǎng)調(diào)控光致發(fā)光研究了塞曼分裂效應(yīng)和磁控的帶隙可調(diào);(3)制備了無(wú)鉛有機(jī)無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦(CH_3)_3NCH_2Cl-MnCl_3,研究其在不同溫度下的光致發(fā)光特性,發(fā)現(xiàn)其表現(xiàn)出異常的非單調(diào)溫度依賴性,由電子-聲子相互作用導(dǎo)致,是服從于玻色-愛因斯坦振動(dòng)模型的聲學(xué)聲子與光學(xué)聲子不同溫度依賴性的共同結(jié)果;并且通過外加磁場(chǎng)引起了抗磁效應(yīng),在無(wú)明顯塞曼分裂的情況下出現(xiàn)了~10 meV抗磁位移;通過研究無(wú)鉛鈣鈦礦材料的發(fā)光特性,展望了其在光電器件中的應(yīng)用潛力,有望減少鈣鈦礦材料結(jié)構(gòu)中有毒金屬的使用。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB34;TN15
【部分圖文】：

鈣鈦礦材料的結(jié)構(gòu)

二維鈣鈦礦材料的結(jié)構(gòu)

vdW-DF函數(shù)和自旋軌道耦合法計(jì)算CH3NH3PbI3帶隙能量

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本文編號(hào)：2825884