摘要: 金属卤化物钙钛矿作为新兴的光电材料，在发光显示、光电转换等领域有良好的潜在应用价值，这归因于其大的光学吸收系数、出色的载流子迁移能力、可调谐光学带隙和低的激子结合能等光电特性。自2009年金属卤化物钙钛矿应用于太阳能薄膜电池以来，引起... 展开 金属卤化物钙钛矿作为新兴的光电材料，在发光显示、光电转换等领域有良好的潜在应用价值，这归因于其大的光学吸收系数、出色的载流子迁移能力、可调谐光学带隙和低的激子结合能等光电特性。自2009年金属卤化物钙钛矿应用于太阳能薄膜电池以来，引起了空前“钙钛矿热”的研究热潮。到目前为止，钙钛矿材料和器件已经取得了丰富的研究进展。金属卤化物钙钛矿中的全无机卤化物钙钛矿——sPbX3(X:CI，Br或I)具有优异的光学性能，同时由于合成方法简单，受到广泛的关注，有望在光电器件领域中实现产业化和工业化。经过不断的研究探索，CsPbX3能够实现高的荧光量子产率、强的光吸收、带隙可调、窄带发射等，在发光二极管、光电探测器、激光器和太阳能薄膜电池等领域有广泛的应用前景。鉴于其固有的离子性质和表面动态分布的封端配体，CsPbx3对环境中的水分、氧气、光和热等因素极为敏感，不利于器件的实现以及长期稳定性。目前对于实现CsPbX3稳定性增强有掺杂、缺陷钝化和封装等策略，已经初步获得较为丰硕的成果。本文的工作包括改善CsPbBr3的表面缺陷，同时有效地提高钙钛矿的发光强度和稳定性，并通过光学测试对其性能进行研究，本论文研究的内容包括: 1.在本文中使用改良的配体辅助再沉淀法制备Na钝化的CsPbBr3纳米晶体(Nanocrystals，NCs)，改善材料的稳态荧光强度，PLQY达66％。根据透射电子显微镜和X射线能谱结果，意味着Na钝化CsPbBr3NCs的结构稳定且尺寸均匀分布。使用吸收和稳态荧光光谱研究Na钝化的CsPbBr3(Na:CsPbBr3)NCs的光学特性和热稳定性，发现钝化后的NCs具有更大的激子结合能为150.8meV。通过12小时的水稳定性测试，Na:CsPbBr3NCs的荧光强度仅降低约20％。时间分辨荧光和瞬态吸收光谱可以对材料的荧光寿命和动态激子复合的过程进行监测，动力学实验表明最低激发态和激子俘获态之间的耦合显著提高了NCs的复合效率。在水环境中Na:CsPbBr3NCs具有更长的激子寿命，说明NCs的表面缺陷能被Na钝化，并将其放置在NaBr溶液中，60天后仍能保持较好的荧光发射。通过以上的测试，为无机钙钛矿CsPbBr3NCs的碱性阳离子表面钝化策略提供研究思路。 2.使用一锅合成法制备了PbBrOH包覆的CsPbBr3(CsPbBr3@PbBrOH)钙钛矿粉末，PbBrOH基质的作用为保护和均匀分散钙钛矿，实现高效发光。时间分辨荧光光谱表明包覆后的CsPbBr3荧光寿命更长，意味着表面的缺陷态明显减少。变温稳态荧光光谱表明，包覆的钙钛矿在低温下有缓慢的荧光衰减，在140.215K有负猝灭的现象，电子在该温度范围内充当电子陷阱，将捕获的电子进行释放。同时，在80K时有明显的双峰现象，490am出现的峰归因于PbBrOH的发射，并在215K以后难以发现。400am飞秒激光的激发下，通过观察CsPbBr3@PbBrOH纳秒时间内的光谱，说明存在更高能量的激发态，具有更长的荧光寿命。用PVA膜封装粉末材料后，CsPbBr·3@PbBrOH粉末有更好的荧光发射，基于纳秒时间的光谱在85as内仅出现2rim的位移，证实PbBrOH和PVA能够协同提高CsPbBr3材料的水和结构稳定性。包覆策略能够有效改善CsPbBr3的表面缺陷，突破对水分、氧气等储存条件的限制。此外，在合成过程中成功包覆PbBrOH基质能从根本上提高CsPbBr3材料的发光性能及稳定性，尤其是水稳定性，这为其更好地应用于发光领域提供有效策略。 收起