卤化铅铯钙钛矿光致发光性质的调控研究

作     者：刘秉航 

作者单位：黑龙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：谢颖;潘凯

授予年度：2024年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：CsPbBr3 Mn-Cs4PbBr6 形貌控制 光致发光 

摘      要：卤化铅铯钙钛矿作为一类重要的光电材料,近年来受到了广泛的关注。其中,CsPbBr3和Cs4PbBr6作为卤化铅铯钙钛矿材料的代表,具有潜在的应用前景。CsPbBr3材料包括量子点、纳米线、纳米棒和纳米片等,而这些形态的差异会影响其光致发光性能。但对于卤化铅铯钙钛矿仍然存在形貌控制较难,合成的不同形貌钙钛矿材料的光学性质较差等缺点影响了实际的应用。卤化铅铯钙钛矿具有优异的光学性能,包括高吸收系数、高光电转换效率、宽广的吸收光谱范围等优点。但是由于CsPbBr3的热稳定性较差,严重影响了其在LED中的应用,开发具有优异热稳定性的钙钛矿材料,是钙钛矿LED实际应用的重要问题。同时,尽管CsPbBr3在发光调节方面表现出色,但由于材料内部结构的限制,实现蓝色发光仍然具有挑战性。基于此,本文旨在对CsPbBr3和Cs4PbBr6纳米材料的光致发光性质进行深入研究,以期为这些材料的应用提供有益的研究结果。具体研究内容如下: 1、针对CsPbBr3的形貌控制较难的问题,我们采用元素交换的方法制备了CsPbBr3纳米棒。与传统的热注射法相比,这种方法可以更轻松地控制纳米棒的形貌。我们尝试了在不同温度下使用元素交换方法,并最终发现在230℃下合成的纳米棒具有最佳的光学性质。我们合成了纳米棒并与纳米晶进行对比。结果表明,合成的纳米棒尺寸均一且结晶良好。而与传统的纳米晶相比,这些纳米棒表现出更高的荧光强度和荧光量子产率以及改善的光致发光寿命。因此,这种方法制备的纳米棒为卤化物钙钛矿光学材料的发展提供了新的思路。 2、针对CsPbBr3的热稳定性较差且实现蓝色发光较为困难的问题,我们进一步研究了少铅型钙钛矿Cs4PbBr6的结构与光致发光性质。我们发现掺杂Mn的Cs4PbBr6具有独特的光学特性,因此合成了掺杂不同比例Mn的Cs4PbBr6并探讨了其光致发光性质。我们在DMSO溶剂下将PbBr2和Mn Br2混合搅拌,并缓慢加入溶于水的Cs Br制得了产物。在光致发光性质方面,我们观察到掺杂不同浓度的Mn对Cs4PbBr6的发光波长和强度产生明显影响。随着Mn的量的增加,发光波长逐渐蓝移,并且发光强度呈现出非线性变化。这些发现表明Mn的掺杂可以有效调控Cs4PbBr6的发光性质,为其在光电器件和发光器件中的应用提供了新的可能性。