【摘要】：全無(wú)機(jī)鈣鈦礦鹵化銫(CsPbX_3,X=Cl,Br,I)納米晶具有優(yōu)異的光熱性能和光致發(fā)光等性質(zhì),如明亮可調(diào)的發(fā)光特性,較窄的發(fā)射光譜,較高的發(fā)光效率,在發(fā)光二極管,激光器,偏振器,太陽(yáng)能電池和光電探測(cè)器等制造技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道,CsPbBr_3納米晶在整個(gè)可見(jiàn)光譜中的發(fā)射波長(zhǎng)涵蓋410-700nm,最高量子效率值達(dá)到90%。熱注入法制備的CsPbX_3納米晶的膠體性質(zhì)仍然存在空氣和濕熱環(huán)境下不穩(wěn)定的問(wèn)題。因此,我們將全無(wú)機(jī)鹵化鉛銫鈣鈦礦納米晶摻入到一些穩(wěn)定的玻璃基質(zhì)材料中而后通過(guò)一些現(xiàn)代化測(cè)試分析研究了其形貌、微結(jié)構(gòu)以及其光學(xué)性質(zhì)。主要的研究?jī)?nèi)容如下:(1)在前人實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用傳統(tǒng)的熔融熱處理技術(shù),在同一熱處理溫度下成功制備出了CsPbBr_3、CsPbBr_(1.5)I_(1.5)、CsPbI_3三種納米晶玻璃。CsPbX_3納米晶的熒光光譜可以從500 nm調(diào)諧到700 nm。在藍(lán)光或紫外光的激發(fā)下,CsPbBr_3、CsPbBr_(1.5)I_(1.5)、CsPbI_3三種納米晶玻璃分別呈現(xiàn)出高效的綠色、橘色、紅色光致發(fā)光,但量子效率都不是很高,分別為42.5%,15.5%,17.2%。將三種納米晶玻璃與藍(lán)光芯片復(fù)合,可得到三個(gè)具有高色純度的LED元件,在藍(lán)光芯片的激發(fā)下,CsPbBr_3納米晶玻璃基的LED色純度高達(dá)99.6%。(2)純納米晶玻璃存在的不足在于納米晶玻璃的量子效率比納米晶溶液的量子效率低得多,以CsPbBr_3納米晶玻璃為主要研究對(duì)象,欲通過(guò)兩種途徑以提高納米晶玻璃的量子效率。首要的改進(jìn)途徑是通過(guò)改變?cè)吓浞?擬通過(guò)調(diào)節(jié)納米晶在玻璃中的摩爾濃度來(lái)提高CsPbBr_3納米晶玻璃的量子效率。另一種途徑是采用雜原子摻雜,如Sn~(2+),Mn~(2+),Rb~(2+)等過(guò)渡金屬離子、Eu~(3+)/Eu~(2+)稀土離子,來(lái)提高其量子效率。本論文選用具有豐富能級(jí)的稀土元素Eu,主要通過(guò)改變稀土離子在玻璃中的摩爾濃度以達(dá)到提高量子效率的效果。值得注意的是,在藍(lán)光芯片的激發(fā)下,納米晶玻璃隨著Eu離子濃度的改變表現(xiàn)出由綠到紅的熒光發(fā)射,經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的復(fù)合,四種不同發(fā)光的LED簡(jiǎn)易元件被成功構(gòu)建。(3)在CsPbBr_(1.5)I_(1.5)晶格中引入稀土Eu離子,Eu離子主要占據(jù)在納米晶中Pb位點(diǎn)和Br位點(diǎn)附近,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,摻雜低濃度的Eu離子后,CsPbBr_(1.5)I_(1.5)納米晶的量子效率被有效提高。這一結(jié)果是因?yàn)閾诫sEu離子后,Eu的能級(jí)被有效引入鈣鈦礦能級(jí)時(shí),價(jià)電子可以躍遷到銪的部分能級(jí)中再回到基態(tài),這一過(guò)程可以有效減少價(jià)電子與體系中缺陷的復(fù)合,從而提高了納米晶玻璃的量子效率。Eu離子摻雜的CsPbBr_(1.5)I_(1.5)納米晶玻璃是一種有潛力的紅光玻璃,在構(gòu)建Ce:YAG基WLEDs時(shí)可作為紅光成分大大提高了其顯色指數(shù),顯色指數(shù)從60.9增加到了92.4。
【圖文】：

第一章 緒論.1 引言現(xiàn)代納米晶技術(shù)的研究起源于 1980s 兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家，分別是貝爾實(shí)驗(yàn)的 Louis Brus 博士和 Yoffe 研究所的 Alexander Efros 和 Victor.I.Klimov 博士。rus 博士及其同事發(fā)現(xiàn)硫化鎘顆粒的發(fā)光情況與顆粒的實(shí)際尺寸有著密切的關(guān)。這個(gè)偉大的發(fā)現(xiàn)大大激發(fā)了科學(xué)家們對(duì)量子限域效應(yīng)的研究[1, 2]。硫化鎘納晶具有獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)等性質(zhì)[3-5]使其在很多領(lǐng)域，如 LED[6-13]、光電探測(cè)[14-17]、太陽(yáng)能電池[18-24]、生物成像[25]等都得到了廣泛的應(yīng)用。納米晶是一種重要的低維度半導(dǎo)體材料，一般呈球形或類球形，納米晶的直往往介于 2-20 nm 之間。圖 1-1 為納米晶的尺寸示意圖。

溫州大學(xué)碩士學(xué)位論文型光伏技術(shù)獲得很大的成功，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的功率從 3.8%上升超過(guò)%[29-30]。除此之外，，金屬鹵化物鈣鈦礦結(jié)構(gòu)在其他光電器件中也表現(xiàn)出極大力，如發(fā)光二極管(LED)。目前，報(bào)道的有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合鈣鈦礦基發(fā)光二極管高轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達(dá)到 20.3%[31]。然而，由于有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合鈣鈦礦的穩(wěn)定性，該種復(fù)合鈣鈦礦在空氣中無(wú)法長(zhǎng)期保持良好發(fā)光，熒光強(qiáng)度基本在一星期會(huì)明顯降低[32]，因此限制了其大規(guī)模的商業(yè)生產(chǎn)。
【學(xué)位授予單位】：溫州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM923.34;TB383.1;TQ171.1

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本文編號(hào)：2652197