發(fā)布時(shí)間：2020-04-06 19:29

【摘要】：近年來,有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦因帶隙可調(diào)、低溫溶液制備、載流子遷移率高等優(yōu)點(diǎn)在光電子領(lǐng)域取得了快速發(fā)展。然而,傳統(tǒng)三維(3D)鈣鈦礦本身存在的一些缺陷一直限制發(fā)光器件的發(fā)展,如表面與內(nèi)部的缺陷、器件穩(wěn)定性較差、激子易解離。隨著鈣鈦礦研究被不斷深入,人們發(fā)現(xiàn)低維鈣鈦礦材料可以提高鈣鈦礦發(fā)光二極管(PeLED)的發(fā)光效率和穩(wěn)定性。相比于3D鈣鈦礦,二維(2D)結(jié)構(gòu)鈣鈦礦材料在發(fā)光領(lǐng)域呈現(xiàn)出優(yōu)異的特性,較大的大有機(jī)離子可以增加激子束縛能、減少缺陷態(tài)及提高器件穩(wěn)定性。這些使得2D鈣鈦礦成為一種很有前途的光電功能材料。但是,2D鈣鈦礦中較大的絕緣有機(jī)基團(tuán)嚴(yán)重阻礙了電荷傳輸并限制了 PeLED中發(fā)光效率。一種由2D和3D鈣鈦礦混合的準(zhǔn)二維鈣鈦礦開始引起人們的注意。這種鈣鈦礦能同時(shí)兼顧到2D和3D結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),可以增加激子束縛能并有效地轉(zhuǎn)移電荷。然而,準(zhǔn)二維鈣鈦礦并不是一種完美的材料,缺陷依然存在且熒光效率依舊較低。同時(shí),低維結(jié)構(gòu)中的一些機(jī)理也尚未明確。如薄膜結(jié)晶的過程、激子特性等。本文針對(duì)(R-NH3)2An-1MnX3n+1結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)二維鈣鈦礦,從兩個(gè)方面進(jìn)行研究。一方面,我們研究了 R-NH3大有機(jī)離子對(duì)鈣鈦礦結(jié)晶、發(fā)光、晶體結(jié)構(gòu)、激子特性及器件發(fā)光性能的影響。另一方面,我們又對(duì)前驅(qū)體溶劑、反溶劑進(jìn)行研究。研究結(jié)果如下:1)改變(R-NH3)2An-1MnX3n+1結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)二維鈣鈦礦中大有機(jī)離子R-NH3的鏈長(zhǎng)度,對(duì)比分析XRD、吸收光譜、熒光壽命、變溫發(fā)光光譜、光致發(fā)光量子產(chǎn)率(PLQY)及器件發(fā)光性能發(fā)現(xiàn)大有機(jī)離子R-NH3的長(zhǎng)度增加,可以阻礙層狀2D鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng);減少缺陷增加熒光壽命;增加激子結(jié)合能,提高發(fā)光效率。2)我們改變旋涂過程中滴加反溶劑的時(shí)間,通過對(duì)比分析XRD、吸收與發(fā)光光譜、熒光壽命、PLQY,發(fā)現(xiàn)較早的滴加反溶劑有助于薄膜的發(fā)光。但是,過快的結(jié)晶速度導(dǎo)致反溶劑的滴加時(shí)間難以精準(zhǔn)控制。通過使用DMF/DMSO混合溶劑調(diào)節(jié)結(jié)晶速度,最后證明了合適的反溶劑處理有利于提高薄膜的發(fā)光性能。3)我們將溶劑優(yōu)化條件應(yīng)用于不同大有機(jī)離子的準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜和器件制備。對(duì)比分析了 XRD、吸收與發(fā)光光譜、熒光壽命、PLQY及器件性能,證明了DMF/DMSO混合溶劑、反溶劑使用和有機(jī)離子配體選擇三者有機(jī)結(jié)合可以提高準(zhǔn)二維鈣鈦礦薄膜質(zhì)量與器件性能。
【圖文】：

圖１．１近年來鈣鈦礦ＥＱＥ和尺寸的變化曲線

圖１．３沿＜１００＞、＜１１０＞和＜１１１＞方向切開的示意圖以及產(chǎn)生相應(yīng)的２Ｄ鈣鈦礦
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN383.1;TB383.2

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