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全无机钙钛矿cs3cu2br5的真空物理制备及其光电性能研究

全无机钙钛矿Cs3Cu2Br5的真空物理制备及其光电性能研究

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作者：贺顺立鲁东大学

学位级别：硕士

全无机卤化铅钙钛矿材料因其优异的性能而被广泛应用在发光二极管（LED）、光电探测器、太阳能电池等光电器件中,近年来在光电器件领域成为热点研究材料。然而,铅基钙钛矿（如csPbX）在潮湿和高温条件下容易分解,且铅的毒性极大地限制... 详细信息

全无机卤化铅钙钛矿材料因其优异的性能而被广泛应用在发光二极管（LED）、光电探测器、太阳能电池等光电器件中,近年来在光电器件领域成为热点研究材料。然而,铅基钙钛矿（如csPbX）在潮湿和高温条件下容易分解,且铅的毒性极大地限制了其产业化进程,这是全无机铅基钙钛矿材料面临的重大挑战。全无机铜基钙钛矿凭借其低毒性、高吸收系数和载流子迁移率以及长的载流子扩散距离等优点,被认为是解决上述问题的理想材料。其中,铯铜碘卤化物钙钛矿（cscuI和cscuI）因具有良好的环境稳定性、较高的光致发光量子产率（PLQY）和无毒性等特点,近年来在激光二极管、光电探测器和发光二极管等光电器件领域受到了广泛的关注。与cscuI相比,cscubr具有更宽的带隙和更大的斯托克斯位移,这使得cscubr材料在光电器件领域也展现出较大的应用潜力。目前,关于cscubr材料制备及应用的研究较少,对该材料的光电性能有待进一步深入认识和研究。基于此,本文利用脉冲激光沉积（PLD）和单源真空热蒸发两种真空技术,研究了全无机钙钛矿cscubr薄膜的制备及其光电性能。并在此基础上,研究了cscubr薄膜在光电探测器以及发光器件中的应用。本文的主要内容有三个方面:***技术制备cscubr薄膜及其光电性能研究。该工作利用脉冲激光沉积技术制备了cscubr薄膜,研究了生长温度对薄膜形貌结构和光学特性的影响,得到了薄膜的最佳生长温度为100℃。在此基础上,设计并制备了cscubr/n-Ga N异质结光电探测器。该异质结器件在270 nm和360 nm的紫外区域表现出两个明显的响应峰,响应度分别为5.16 m A/W和3.45 m A/W,对应的探测率分别为5.29×10Jones和3.35×10Jones。此外,器件还表现出良好的稳定性和可重复性。2.单源真空热蒸发技术制备cscubr薄膜及其光电性能研究。该工作利用单源真空热蒸发技术制备cscubr薄膜,并通过一系列的表征测试手段,系统地研究了温度对cscubr薄膜形貌结构、结晶质量以及光学特性的影响。此外,通过制备cscubr/n-Si异质结光电探测器,对其光电性能进行了研究。研究表明,热蒸发制备的cscubr薄膜表现出明显的深紫外光响应性能（270 nm）和良好的空气稳定性。***钙钛矿薄膜的光学性能调控。该工作利用单源真空热蒸发技术,通过在cscubr中掺杂I元素,制备了cscubrI（0≤x≤5）薄膜。通过改变I的含量,实现了对cscubr材料光学带隙的调节,并研究了掺杂对材料表面形貌和发光性能的影响。结果表明,掺杂I元素后,cscubr实现了光致发光蓝移的现象,并且薄膜表现出良好的空气稳定性和热稳定性。

关键词：全无机钙钛矿 cs3cu2br5 脉冲激光沉积真空热蒸发光电性能

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cu(Ⅰ)卤化物cscubr2和cscu2I3的合成与发光性能研究

Cu(Ⅰ)卤化物CsCuBr2和CsCu2I3的合成与发光性能研究

引用

作者：李涛广西大学

学位级别：硕士

铅基卤化物钙钛矿材料具有优异光学性能,被认为是极具商业化潜力的半导体发光材料之一。它具有发光效率高、带隙可调和制造廉价等优点。然而,铅基卤化物含有毒性的铅原子,稳定性差,对湿度、加热、光照和氧气极其敏感。因此发展高效、无... 详细信息

铅基卤化物钙钛矿材料具有优异光学性能,被认为是极具商业化潜力的半导体发光材料之一。它具有发光效率高、带隙可调和制造廉价等优点。然而,铅基卤化物含有毒性的铅原子,稳定性差,对湿度、加热、光照和氧气极其敏感。因此发展高效、无毒和稳定的材料成为发光领域研究重点之一。基于此,本论文设计并制备了无毒、稳定的铜基cscubr和cscuI卤化物,并将其成功的应用于固态照明领域,获得以下主要结论:1、通过溶液法合成铜基卤化物cscubr微米棒和cscubr微米十字,并制备了cscubr微米十字/p-Si异质结发光器件。实现3 V的超低驱动压下LED器件发出明亮的绿光,发光峰位在527 nm处,通过全无机LED结构证明发光来自cscubr微米十字。通过对半导体材料cscubr稳定性测试,在相对湿度30%空气中保存十分稳定,可以保存至少5个月以上。2、通过反溶剂沉淀法和逆温结晶法分别制备出新型一维铜基cscuI卤化物单晶和微米管。cscuI卤化物是由边共享的[cuI]四方体链周围围绕着cs+离子构成。第一性原理计算结果显示cscuI卤化物为直接带隙半导体,带隙宽度为1.96 eV。cscuI卤化物单晶和微米管的光致发光峰位均在580 nm,光致发光量子效率(PLQY)分别为50%和18%。本文利用发光效率高的cscuI卤化物单晶在和蓝色荧光粉混合后,涂敷在紫外泵浦发光二极管芯片上制备了白色发光器件。在相对湿度50%下,该器件持续工作超过580小时,半衰期有150个小时。cscuI卤化物的合成推动了全有机高度铜基化合物的发展,为光电探测器(单晶)和气体探测器(微米管)等其它光电子应用提供了新的发展方向。

关键词： cs3cu2br5 cscubr2 cscu2I3 单晶微米管发光二极管

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