發(fā)布時間：2021-07-10 02:57

　　鉛鹵素鈣鈦礦量子點(diǎn)由于具有高的量子產(chǎn)率,可調(diào)諧的發(fā)光范圍和簡單的合成方法近年來受到了廣泛的關(guān)注。摻雜的策略會給鉛鹵素鈣鈦礦帶來更加理想的光電性能。和未摻雜的鹵素鈣鈦礦相比,摻雜后的鹵素鈣鈦礦有著更加優(yōu)異的光學(xué)性能和電學(xué)性能。特別的,Mn²⁺作為一種二價陽離子非常容易替換Pb²⁺離子而摻雜到鈣鈦礦中。除此之外,合適的鉛鹵素鈣鈦礦基質(zhì)可以敏化Mn²⁺的發(fā)光從而豐富鈣鈦礦量子點(diǎn)的發(fā)光顏色。本論文主要對Mn²⁺摻雜鈣鈦礦量子點(diǎn)的合成,光學(xué)性能及摻雜機(jī)理進(jìn)行研究,主要的工作內(nèi)容如下:1.我們展示了一種新的替換CsPbX₃中Pb²⁺離子的方法,即在室溫環(huán)境中的動態(tài)離子交換的方法來打開[Pb X6]4-的正八面體結(jié)構(gòu),并可以在幾秒內(nèi)進(jìn)行快速的Mn-Pb離子交換得到Mn²⁺摻雜CsPbCl₃量子點(diǎn)。重要的是,我們發(fā)現(xiàn)是Cl-離子而不是Mn²⁺離子的濃度主要影響反應(yīng)進(jìn)行的程度。在這里,我們分別使用了不同的Mn... 

【文章來源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同A位置離子的ABI3的缺陷容忍度A=Li,Na,K,Rb,Cs,MA,FA

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文3的費(fèi)米面也不會發(fā)生變化。除了Rb+離子，其他堿金屬離子的摻雜也會給鈣鈦礦器件帶來更加優(yōu)異的性能。Na+摻雜可以增加鈣鈦礦的空穴濃度，并且提高載流子的遷移率[46]。Li+摻雜可以增加器件的電子注入能力[47]。特別的是，Abdi-Jalebi課題組報道了K+摻雜的鈣鈦礦器件，如圖1.3，通過K+離子的摻雜可以減少非輻射損失并且可以提高光生載流子的遷移率，使外光致量子效率從8%提升到了66%，內(nèi)量子效率可以達(dá)到95%，并可以發(fā)現(xiàn)壽命有明顯延長[48]。除了堿金屬在光伏器件薄膜中的摻雜，在量子點(diǎn)中的摻雜也有報道。Amgar課題組報道了Rb+離子在CsPbX3(X=Cl,Br)量子點(diǎn)中的摻雜。和未摻雜的量子點(diǎn)相比，Rb+摻雜的量子點(diǎn)展現(xiàn)了更高的量子產(chǎn)率（PLQY）[49]。最近Liu等人報道了通過在CsPbCl3量子點(diǎn)中摻雜K+離子可以使鈣鈦礦量子點(diǎn)的發(fā)光和吸收邊的藍(lán)移，并且使量子產(chǎn)率從3.2%提高到了10.3%[50]。1.2.2堿土金屬的摻雜Edvinsson等人通過理論計算發(fā)現(xiàn)堿土金屬二價鋇離子（Ba2+），鍶離子（Sr2+）和鈣離子（Ca2+）是合適的離子來替換鉛鹵素鈣鈦礦中的二價鉛離子（Pb2+）。通過少量的堿土離子摻雜可以顯著的影響鈣鈦礦的形貌，光學(xué)性能和電學(xué)性能[51]。例如通過3%的Ba2+離子摻雜可以明顯的提高鈣鈦礦的結(jié)晶性，吸收性能和電荷的傳輸性[52]。Navas等人發(fā)現(xiàn)通過少量摻雜Sr2+離子不會改變MAPbI3離子的原本的四方相但是會使能帶減少4.5%[53]。圖1.3(a)K+摻雜(Cs,FA,MA)Pb(I0.85Br0.15)3薄膜的光致發(fā)光量子效率及(b)壽命變化

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4在鈣鈦礦量子點(diǎn)中摻雜Sr2+離子可以提高量子點(diǎn)的穩(wěn)定性和發(fā)光性能。Rogach等人報道了Sr2+摻雜的CsPbI3量子點(diǎn)[54]。這種方法將SrCl2和PbI2一起作為前驅(qū)體溶解，在高溫注入油酸銫合成Sr2+摻雜的CsPbI3量子點(diǎn)。通過將半徑更小的Sr2+離子（0.118nm）替換Pb2+離子（0.119nm）可以造成略微的晶格收縮。除此之外，通過Cl的摻雜可以進(jìn)一步鈍化晶粒表面。通過Sr2+的摻雜可以減少非輻射弛豫，并提高量子產(chǎn)率。通過14%的Sr2+摻雜，使量子產(chǎn)率提高到84%并且可以使CsPbI3量子點(diǎn)穩(wěn)定在發(fā)光相90天。由這種Sr2+摻雜的CsPbI3量子點(diǎn)作為發(fā)光層的LED器件的外量子產(chǎn)率達(dá)到13.5%（圖1.4）。1.2.3過渡金屬摻雜過渡金屬摻雜由于可以帶來有益的光學(xué)，磁性和電學(xué)性能在傳統(tǒng)II-IV族半導(dǎo)體中有著廣泛的研究[55-58]。Mn2+摻雜由于其獨(dú)特的d-d發(fā)射可以得到新的發(fā)射峰，有著最為廣泛的研究，對于Mn2+摻雜的研究進(jìn)展將在下一部分詳細(xì)介紹。在這一小節(jié)主要介紹其他過渡金屬離子摻雜鈣鈦礦量子點(diǎn)的研究進(jìn)展。Van等人使用合成后陽離子交換法成功使用Zn2+和Cd2+離子替換Pb2+離子，實(shí)現(xiàn)了過渡族離子的摻雜[59]。如圖1.5，通過摻雜導(dǎo)致的晶格收縮調(diào)控能帶的寬度使發(fā)光位置移動到462nm（Cs(PbZn)Br3）和452nm(Cs(PbCd)Br3)。發(fā)光藍(lán)移后，鈣鈦礦量子點(diǎn)仍具有較高的量子產(chǎn)率（>60%），寬的吸收邊帶和窄的發(fā)射峰寬。通過這種陽離子交換的方法可以在保持量子點(diǎn)原有的形貌和性質(zhì)的條件下實(shí)現(xiàn)二價陽離子的摻雜。圖1.4(a)Sr2+:CsPbI3量子點(diǎn)的量子產(chǎn)率隨摻雜Sr濃度變化及(b)XRD隨時間的變化


本文編號：3275044