近年來(lái)鉛鹵鈣鈦礦量子點(diǎn)作為一種新型光電材料被廣泛研究,因其所具備優(yōu)秀的光電特性,鉛鹵素鈣鈦礦涉及的應(yīng)用領(lǐng)域也非常廣泛,在發(fā)光二極管、激光、X射線成像、閃爍體和光電探測(cè)器都有著眾多的研究成果。其中,鉛鹵素鈣鈦礦發(fā)光二極管由于其電致發(fā)光效率的快速提高更是受到了全世界研究者的特別關(guān)注。在這種情況下,關(guān)于如何更便捷高效的合成優(yōu)秀鉛鹵鈣鈦礦量子點(diǎn)的研究也顯得至關(guān)重要。本文中主要是提出使用一種新的方式能夠更加高效便捷合成鉛鹵鈣鈦礦量子點(diǎn),并使用這種方法實(shí)現(xiàn)Mn2+摻雜。進(jìn)一步的,對(duì)研磨法的合成機(jī)理進(jìn)行分析,并對(duì)所制備材料從微觀結(jié)構(gòu)、光學(xué)特性以及白光LED的應(yīng)用方面做了進(jìn)一步研究。具體工作:第二章中主要介紹了一種新型室溫下制備鉛鹵鈣鈦礦量子點(diǎn)的方法,通過(guò)簡(jiǎn)單研磨實(shí)現(xiàn)ABX3型鈣鈦礦量子點(diǎn)的制備,這一策略解決了以往合成過(guò)程中需要前驅(qū)體溶解、大氣保護(hù)和高溫等苛刻條件。并且對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析中提出鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的形成是由PbX2和AX混合后自發(fā)形成的,研磨的過(guò)程是幫助形成更多的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)以及將大顆粒鈣鈦礦變?yōu)榧{米級(jí)別。令人驚喜的是,這種方式所制備的鈣鈦礦納米晶能夠產(chǎn)生可見(jiàn)光到近紅外的全波長(zhǎng)范圍內(nèi)的發(fā)光,最大光致... 

【文章來(lái)源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

膠體鈣鈦礦量子點(diǎn)的基本結(jié)構(gòu)，立方體和正交畸變的三維鈣鈦礦和共享面/邊的

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文81.2.2鉛鹵鈣鈦礦量子點(diǎn)光學(xué)特性鉛鹵素鈣鈦礦量子點(diǎn)是一種直接帶隙半導(dǎo)體，也就是價(jià)帶中的最大值和導(dǎo)帶中的最小值在空間上處于同一個(gè)位置。圖1.2中給出了簡(jiǎn)化過(guò)的鉛鹵素鈣鈦礦能帶形成示意圖，并給出導(dǎo)帶和價(jià)帶的位置。對(duì)于鉛鹵素鈣鈦礦量子點(diǎn)的電子結(jié)構(gòu)眾多報(bào)道有著相似的結(jié)論，即激子的復(fù)合幾乎都發(fā)生在量子點(diǎn)的邊帶位置，并且中間的鉛鹵八面體(PbX64+)結(jié)構(gòu)主導(dǎo)了量子點(diǎn)中的能帶結(jié)構(gòu)。經(jīng)研究表明，其中Pb2+離子的6s軌道和鹵素離子的np軌道構(gòu)成了量子點(diǎn)中的價(jià)帶，其中鹵素離子的np軌道占據(jù)著主導(dǎo)地位，而Pb離子的6p能級(jí)構(gòu)成了量子點(diǎn)中的價(jià)帶[24-27]。并且，這個(gè)理論模型已經(jīng)得到了能帶計(jì)算結(jié)果的確認(rèn)[28]。值得注意的是，鉛鹵素鈣鈦礦量子點(diǎn)中的A位置離子的軌道并沒(méi)有參與到半導(dǎo)體的能帶中，但是A位置離子的變化會(huì)造成晶格的變化，進(jìn)而對(duì)能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行微調(diào)。經(jīng)過(guò)計(jì)算的立方相CsPbCl3、CsPbBr3和CsPbI3的能帶結(jié)構(gòu)在圖1.2中給出(價(jià)帶頂?shù)奈恢镁鶠?0eV)，可以看出從CsPbCl3到CsPbI3能帶逐漸減小[29]。顯而易見(jiàn)的，鉛鹵素鈣鈦礦量子點(diǎn)的這種具有全譜發(fā)光的性能正是來(lái)源于能帶的變化，而能帶的改變正是來(lái)源于不同的鹵素離子。圖1.2(a)為APbX3成鍵/反鍵軌道的示意圖，展現(xiàn)了價(jià)帶(VB)和導(dǎo)帶(CB)的形成過(guò)程;(b)為立方CsPbX3(X=Cl,Br,I)鈣鈦礦的電子能帶結(jié)構(gòu)事實(shí)上，鹵素離子的p軌道能級(jí)逐漸升高，Cl-離子為3p，Br-離子為4p，而I離子為5p。而主要構(gòu)成導(dǎo)帶的Pb的6p能級(jí)是并沒(méi)有發(fā)生太大的改變。并且這個(gè)理論得到了實(shí)驗(yàn)上的支撐。Ravi等人通過(guò)循環(huán)伏安法測(cè)量了無(wú)機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)CsPbX3的能帶能量[27]，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)鈣鈦礦的組成從CsPbCl3變化到CsPbI3的過(guò)程中，導(dǎo)帶的位置從-3.26eV變化到了-3.

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文9鉛鹵素鈣鈦礦量子點(diǎn)優(yōu)異的光學(xué)性能例如可調(diào)諧帶寬，窄的發(fā)射峰寬和高的量子產(chǎn)率主要來(lái)源于其量子限域效應(yīng)。實(shí)際上，在之前的研究中，硫系半導(dǎo)體已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這些性質(zhì)，但是傳統(tǒng)的硫系半導(dǎo)體量子點(diǎn)只有在尺寸與其波爾激子半徑(大約5nm)相近的時(shí)候才會(huì)展現(xiàn)出強(qiáng)烈的發(fā)光，因?yàn)橹挥性谶@種情況下會(huì)大大增加載流子的輻射躍遷幾率[31]。不幸的是，由于這種對(duì)量子限域效應(yīng)的嚴(yán)苛的要求會(huì)導(dǎo)致量子點(diǎn)的尺寸分布不均勻，并且會(huì)導(dǎo)致比表面積的增大，隨之而來(lái)是缺陷密度的升高[32]。另一方面，傳統(tǒng)量子點(diǎn)的自吸收效應(yīng)和共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致其成膜后發(fā)光紅移，和分散在溶液中相比發(fā)光強(qiáng)度會(huì)下降[33]。但是對(duì)于鉛鹵素鈣鈦礦量子點(diǎn)來(lái)說(shuō)，成膜后其發(fā)射峰的位置并不會(huì)發(fā)生很大的改變(圖1.3)。圖1.3(a)和(b)圖表示通過(guò)發(fā)射譜比較CdSe/CdS–ZnS核殼量子點(diǎn)和CsPbBr3量子點(diǎn)在色散溶液中的光學(xué)性質(zhì);(c)和(d)圖表示CdSe/CdS–ZnS核殼量子點(diǎn)和CsPbBr3量子點(diǎn)的壽命衰減譜。除此之外，鉛鹵素鈣鈦礦量子點(diǎn)的激子復(fù)合壽命并不會(huì)受激發(fā)波長(zhǎng)的變化而變化，并且發(fā)光位置也不會(huì)受到溫度的影響(圖1.4)。鉛鹵素鈣鈦礦量子點(diǎn)的這些優(yōu)異的光學(xué)性能是由于其強(qiáng)烈的激子復(fù)合發(fā)光，在該體系中，載流子的輸運(yùn)僅僅受到很微弱的限制，并且激子復(fù)合能對(duì)量子點(diǎn)的尺寸反應(yīng)不敏感[34]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]光電器件用CsPbBr3鈣鈦礦量子點(diǎn)的光穩(wěn)定性研究（英文）[J]. 陳俊生,劉東州,Mohammed J.Al-Marri,Lauri Nuuttila,Heli Lehtivuori,鄭凱波.  Science China Materials. 2016(09)



本文編號(hào)：3294400