【摘要】：發(fā)光二極管(Light-Emitting Diode,LED)是一種將電能轉(zhuǎn)換成光能的光電器件,主要應(yīng)用于新型顯示和固態(tài)照明領(lǐng)域。近年來,鈣鈦礦材料由于其優(yōu)異的光電特性,如量子產(chǎn)率高、色純度高、禁帶寬度易調(diào)控以及材料價格便宜且兼容溶液法等,引起人們的注意和廣泛研究,有望成為新一代的光電材料。研究發(fā)現(xiàn),實現(xiàn)高性能鈣鈦礦發(fā)光二極管(perovskite LEDs,PeLEDs)的關(guān)鍵是鈣鈦礦晶體能產(chǎn)生強烈、均勻、穩(wěn)定地發(fā)光。因此,本論文具體研究內(nèi)容如下:(1)研究了制備工藝對鈣鈦礦結(jié)晶狀況的影響。研究了旋涂轉(zhuǎn)速、反溶劑引入時間、退火溫度以及退火時間對鈣鈦礦薄膜結(jié)晶狀況的影響。結(jié)果表明,在旋涂轉(zhuǎn)速為4000 rpm、共計60 s的旋涂過程中第20 s引入氯苯作為反溶劑,同時在80?C進行退火處理30 min,可以制備表面均勻平整、結(jié)晶度高的鈣鈦礦薄膜。研制的PeLEDs的發(fā)光亮度為261 cd/m~2,電流效率為0.01 cd/A,與常規(guī)PeLEDs的器件性能基本相當。(2)利用醇類溶劑優(yōu)化空穴傳輸層,制備了性能提高的PeLEDs。研究了甲醇、乙醇和異丙醇三種高極性溶劑對空穴傳輸層和鈣鈦礦發(fā)光層的影響。結(jié)果表明,醇類溶劑處理能優(yōu)化界面性質(zhì),主要表現(xiàn)為提高器件空穴傳輸能力和鈣鈦礦的結(jié)晶度,進而增強激子的輻射復(fù)合能力。器件最大亮度可達到2075 cd/m~2,相比于對照組提升了一個數(shù)量級,最大電流效率提升了近40倍,最大功率效率提升了近10倍,并有效降低了PeLEDs的啟亮電壓。(3)利用甲醇處理后的空穴傳輸層,制備了高性能的發(fā)光-探測多功能光電器件。采用甲醇溶劑優(yōu)化后的空穴傳輸層,制備了活性層分離的多功能光電器件。分離活性層主要是為了充分利用兩種活性材料的特性,避免因工作機理的相悖導致發(fā)光性能和探測性能相互制約。多功能器件的發(fā)光亮度可達到13737 cd/m~2,同時,探測率可達到4.0?10~(12) Jones。綜上所述,本論文利用醇類溶劑修飾空穴傳輸層,制備了高性能的鈣鈦礦和有機器件,為今后高性能光電子器件的研制打下基礎(chǔ)。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TB34;TN312.8
【圖文】：

電子科技大學碩士學位論文方結(jié)構(gòu)的晶體材料，通用分子式結(jié)構(gòu)為與 X 離子配位形成八面體 MX64-，M 離面體的頂端，八面體通過頂端 X 離子共構(gòu)。A 離子填充于八個鄰接 MX6正八面表明 A 離子或者離子基團的大小受到空常決定晶體結(jié)構(gòu)和維度，且與鈣鈦礦的為有機-無機雜化物或者無機物，如甲胺離（FA+）或者堿金屬銫離子 Cs+。M 為二金屬，如 Pb2+、Sn2+或者 Cu2+；X 為一價

當 A 位陽離子的半徑增大到無法滿足形成三維鈣鈦礦材料需要的容忍因子件時，導致原本上下兩層的 MX64-八面體被陽離子隔開而不能再形成共頂點，此時形成的新結(jié)構(gòu)就是二維晶體結(jié)構(gòu)[29-32]，如圖 1-2(a)所示。二維材料由X64-八面體無機層的導帶位置低于有機陽離子的導帶，并且價帶高于有機陽離價帶，因此二維鈣鈦礦材料能形成量子阱結(jié)構(gòu)，如圖 1-2(b)所示。當載流子注維鈣鈦礦材料時，產(chǎn)生的激子就會更容易被限制在禁帶寬度較小的 MX64-無機。由于量子阱效應(yīng)的存在，二維鈣鈦礦材料比三維鈣鈦礦材料有更大的激子能。通常，以鈣鈦礦中八面體 MX64-的分層數(shù)目（n）進行區(qū)分鈣鈦礦維度， 時，是 2 維；n 2，是準 2 維；n 趨于無窮大時，為三維鈣鈦礦材料[33, 34]。三鈦礦薄膜不可避免的缺陷和晶界會降低鈣鈦礦的光電性能，而二維以及準二鈦礦材料能有效避免[19, 35, 36]。二維鈣鈦礦可以將二維無機固體的優(yōu)異傳輸和性質(zhì)與有機化合物的靈活性和多樣性相結(jié)合。最近，二維鈣鈦礦已經(jīng)用于光件領(lǐng)域，因為它們對薄膜和器件的穩(wěn)定性具有前所未有的增強作用[37-39]。二鈦礦中的較小的介電常數(shù)和電子限制效應(yīng)引入了穩(wěn)定的激子，這些可以增eLEDs 的光致發(fā)光強度并有益于發(fā)光器件的應(yīng)用。

電子科技大學碩士學位論文段有響應(yīng)[7, 43]。以 CH3NH3PbI3（MAPbI3）為例[44]，在 550 nm.5 10-4cm-1，600 nm 處的吸收系數(shù)高達 5.7 10-4cm-1。MAP軌道（highest occupied molecular orbital，HOMO）能級為-5.44子軌道（lowest unoccupied molecular orbital，LUMO）能級為-帶隙為 1.51 eV，吸收截止邊接近 820 nm[44]。而傳統(tǒng)硅基太陽能2 eV[45]，且硅材料為間接帶隙的半導體材料，導致硅基太陽能電電池的吸光厚度大得多，往往需要幾十微米才能滿足條件。）鈣鈦礦材料光學禁帶寬度可以調(diào)節(jié)，這在發(fā)光領(lǐng)域非常受用，常采用的方法是調(diào)節(jié)鈣鈦礦材料的 A 位陽離子和 X 位鹵素離子PbI3的禁帶寬度是 1.51 eV，MAPbBr3的禁帶寬度是 2.30 eV，將可得到禁帶寬度在 1.51-2.30 eV 范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的 MAPb(BrxI(1 MAPbI3中 A 位陽離子 MA+替換成 FA+、Cs+，則可得到 FAPbI3度分別為 1.48 eV 和 1.73 eV。

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 范素芹;;基于抗侵蝕空穴傳輸層的聚合物電致發(fā)光器件[J];高分子材料科學與工程;2009年11期

2 俞東斌;林華平;張小文;周帆;李俊;張良;蔣雪茵;張志林;;具有復(fù)合空穴傳輸層的高效低壓有機電致發(fā)光器件[J];光電子.激光;2011年01期

3 陳蘇杰;于軍勝;文雯;蔣亞東;;NPB:CBP復(fù)合空穴傳輸層對黃色有機電致發(fā)光器件的影響[J];物理學報;2011年03期

4 徐維;喬日東;尚福軍;;摻雜空穴傳輸層的有機電致發(fā)光器件性能研究[J];兵器材料科學與工程;2010年03期

5 鎖釩;于軍勝;鄧靜;婁雙玲;蔣亞東;;PS:NPB復(fù)合空穴傳輸層的有機電致發(fā)光特性[J];半導體學報;2007年08期

6 曹紅,高希存,黃春輝,姜永才,閆正林,吳世康;吡唑啉衍生物作為空穴傳輸層在電致發(fā)光材料中的應(yīng)用[J];感光科學與光化學;1999年04期

7 張曉波;紀浩;汪琪;周釗;;空穴傳輸層影響鈣鈦礦電池穩(wěn)定性研究[J];赤峰學院學報(自然科學版);2018年07期

8 王恬悅;陳杰威;吳高翔;李美成;;高效無空穴傳輸層平板鈣鈦礦太陽能電池的優(yōu)化設(shè)計（英文）[J];Science China Materials;2016年09期

9 郭明星;孫俊生;劉佳琦;;碳材料在鈣鈦礦太陽電池空穴傳輸層中的應(yīng)用進展[J];大連海事大學學報;2019年02期

10 劉云燕;趙棟;魏功祥;孫艷;;無空穴傳輸層鈣鈦礦太陽電池的研究進展[J];半導體技術(shù);2016年09期

相關(guān)會議論文 前10條

1 申貴彬;董宏燁;;高分子輔助沉積制備空穴傳輸層[A];第六屆新型太陽能電池材料科學與技術(shù)學術(shù)研討會論文集[C];2019年

2 孫偉海;饒海霞;李云龍;葉森云;劉志偉;卞祖強;黃春輝;;溶液法制備的碘化亞銅作為鈣鈦礦電池中空穴傳輸層的研究[A];中國化學會第九屆全國無機化學學術(shù)會議論文集——L能源材料化學[C];2015年

3 張立建;金鑫;陳濤;;全無機硫化銻薄膜太陽能電池[A];2018第二屆全國太陽能材料與太陽能電池學術(shù)研討會摘要集[C];2018年

4 吳閏生;陽軍亮;熊健;劉鵬;周聰華;黃寒;高永立;楊兵初;;具有高開路電壓的無空穴傳輸層的高效平面異質(zhì)結(jié)太陽能電池[A];第三屆新型太陽能電池學術(shù)研討會論文集[C];2016年

5 申貴彬;閆靜靜;;高分子輔助沉積制備NiOx空穴傳輸層[A];第五屆新型太陽能電池學術(shù)研討會摘要集（鈣鈦礦太陽能電池篇）[C];2018年

6 宋海勝;鄧輝;袁勝杰;;無空穴傳輸層硫化銻平面結(jié)薄膜太陽能電池[A];第五屆新型太陽能電池學術(shù)研討會摘要集（新型材料和電池工作原理篇）[C];2018年

7 仇樂樂;鄭緒彬;楊玉林;;銅配位聚合物對鈣鈦礦太陽能電池空穴傳輸層性能的影響研究[A];第六屆新型太陽能電池材料科學與技術(shù)學術(shù)研討會論文集[C];2019年

8 黃鵬;周yN;李永舫;;基于二維過渡金屬硫化物空穴傳輸層材料的高效p-i-n型鈣鈦礦太陽能電池[A];中國化學會2017全國高分子學術(shù)論文報告會摘要集——主題H：光電功能高分子[C];2017年

9 林原;吳勁澎;方艷艷;;熱蒸發(fā)無機空穴傳輸層在反式鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用[A];第六屆新型太陽能電池材料科學與技術(shù)學術(shù)研討會論文集[C];2019年

10 闕美丹;尹行天;陳鵬;闕文修;;NiOx空穴傳輸層在反向型鈣鈦礦電池中的應(yīng)用[A];第三屆新型太陽能電池學術(shù)研討會論文集[C];2016年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 毅民;知道我在等你嗎，OLED？[N];電子報;2007年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 羅軍生;鈣鈦礦太陽能電池空穴傳輸層和界面的研究[D];電子科技大學;2019年

2 周鵬程;反型鈣鈦礦太陽能電池的界面?zhèn)鬏敳牧涎芯縖D];中國科學技術(shù)大學;2019年

3 王依山;提高聚合物太陽電池性能的研究[D];北京理工大學;2017年

4 金鑫;無機硫族半導體薄膜制備及其太陽能電池性能的研究[D];中國科學技術(shù)大學;2018年

5 黨揚;功能化碳納米材料的制備及其在聚合物太陽能電池中的應(yīng)用[D];吉林大學;2018年

6 高裕弟;新型有機電致發(fā)光器件及其載流子調(diào)控機理研究[D];清華大學;2004年

7 吝青麗;有機空穴傳輸層表界面調(diào)控構(gòu)筑高性能藍紫色量子點發(fā)光二極管[D];遼寧大學;2017年

8 周中高;新型吸光層和空穴傳輸層的研究以提高鈣鈦礦太陽能電池的器件性能[D];福建師范大學;2017年

9 王江;有機空穴傳輸材料設(shè)計與合成及其光伏性能研究[D];天津大學;2016年

10 朱倩倩;有機太陽能電池界面修飾材料的制備與電荷傳輸機理研究[D];青島科技大學;2016年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 吳夢鴿;醇類溶劑處理空穴傳輸層對鈣鈦礦發(fā)光二極管性能影響[D];電子科技大學;2019年

2 王彬;基于兩步法制備高效無滯回鈣鈦礦太陽能電池研究[D];電子科技大學;2019年

3 王云祥;過渡金屬硫化物空穴傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池應(yīng)用研究[D];電子科技大學;2019年

4 藍露華;基于空穴傳輸層調(diào)控增強量子點發(fā)光二極管性能研究[D];華南理工大學;2019年

5 王進峰;銅鋅錫硫空穴傳輸層及鈣鈦礦層的制備及優(yōu)化工藝[D];中國礦業(yè)大學;2019年

6 王婷;空穴傳輸層對量子點電致發(fā)光器件性能影響的研究[D];吉林大學;2019年

7 宋鎮(zhèn);空穴傳輸層對鈣鈦礦器件光電性能及穩(wěn)定性的影響研究[D];中國工程物理研究院;2018年

8 賀鳳龍;新型空穴傳輸層鈣鈦礦電池的制備與性能研究[D];武漢理工大學;2016年

9 禹豪;鈣鈦礦太陽能電池的新型無機空穴傳輸層研究[D];電子科技大學;2018年

10 李夢真;基于葉綠素空穴傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池的研究[D];吉林大學;2018年

本文編號：2777106