基于ABX_3型的鈣鈦礦材料由于其優(yōu)異的光電特性而引起了許多研究人員的關(guān)注,這些優(yōu)點(diǎn)包括高電荷載流子遷移率,高光致發(fā)光量子產(chǎn)率(PLQY),可溶液加工性等。鈣鈦礦太陽能電池的效率已經(jīng)達(dá)到23.7%,這與由傳統(tǒng)無機(jī)半導(dǎo)體材料制成的光伏電池相當(dāng)。它們還被用作光泵浦激光器中的有效低閾值增益介質(zhì)。同時(shí)鈣鈦礦材料還具有易于調(diào)節(jié)的發(fā)光顏色和高色純度的優(yōu)點(diǎn),鈣鈦礦材料這些出色的光電特性可使其成為新一代大面積,高性能光電器件的理想選擇。制作鈣鈦礦的材料儲量豐富,價(jià)格低廉,因此鈣鈦礦電致發(fā)光器件在顯示和照明領(lǐng)域中具有很高的價(jià)值。在本文中,我們將全無機(jī)鈣鈦礦溶液與聚合物溶液聚丙烯腈(PAN,polyacrylonitrile)以1.5:1的體積比混合得到鈣鈦礦-聚合物混合溶液,通過一步旋涂法得到了高覆蓋度,致密均勻的混合鈣鈦礦薄膜,并制備了以混合薄膜為發(fā)光層的鈣鈦礦電致發(fā)光器件(Perovskite electroluminescent device,PeLED)。我們制備了兩種顏色的發(fā)光器件,其結(jié)構(gòu)如下:(1)ITO/Pedot:PSS/PAN:CsPbBr_3/TPBi/Liq/Al(綠光)(2)ITO/Pedot:PSS/PAN:CsPbBr_(2.5)I_(0.5)/TPBi/Liq/Al(紅光)其中,綠光鈣鈦礦電致發(fā)光器件在7.5V時(shí)的最大亮度為2300cd/m~2,最大效率為5.07cd/A,發(fā)光峰位于520nm。紅光鈣鈦礦電致發(fā)光器件在8V時(shí)的最大亮度為657cd/m~2,發(fā)光峰位于680nm。我們發(fā)現(xiàn)摻入PAN的混合薄膜顯示出更高的覆蓋度,針孔數(shù)量明顯減少,并且兩組器件的性能相對于不含聚合物的鈣鈦礦電致發(fā)光器件均有明顯的提升。此外,我們將鈣鈦礦-聚合物混合材料PAN:CsPbBr_(2.5)I_(0.5)、純無機(jī)鈣鈦礦材料CsPbBr_3以及有機(jī)小分子材料NPB共同作為發(fā)光層制備了白光PeLED,器件結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT:PSS/CsPbBr_(2.5)I_(0.5)/NPB/CsPbBr_3/TPBi/Liq/Al,其中PAN:CsPbBr_(2.5)I_(0.5)薄膜用一步旋涂法獲得,CsPbBr_3薄膜用雙源共蒸鍍法獲得。在7V時(shí)器件達(dá)到最大亮度為360cd/m~2,效率為0.2cd/A,白光PeLED的色坐標(biāo)為(0.31,0.36),為白光鈣鈦礦電致發(fā)光器件的發(fā)展提供了一種新思路。
【學(xué)位單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN383.1
【部分圖文】：

圖像顯示質(zhì)量。因此發(fā)光二極管的相關(guān)技術(shù)一直是學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。最早應(yīng)用于電致發(fā)光器件的材料是以過渡元素或稀土元素為催化劑的Ⅱ-Ⅵ族無機(jī)半導(dǎo)體材料，分為硫化物和氧化物兩種類型[1-3]。無機(jī)發(fā)光二極管具有高亮度，低功耗、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，對固態(tài)人工照明有著深遠(yuǎn)的影響，但這些半導(dǎo)體材料需要在高溫以及真空中的剛性襯底上外延生長，制備工藝復(fù)雜且成本較高替代這些傳統(tǒng)無機(jī)半導(dǎo)體發(fā)光器件的先驅(qū)者是有機(jī)電致發(fā)光器件(Organicelectroluminescent device, OLED)[4]，根據(jù)材料分子量的大小有機(jī)電致發(fā)光材料可以分成有機(jī)小分子材料以及聚合物材料兩種[5-8]，分子量小于 1000 的被稱為有機(jī)小分子材料，分子量大于 100 的被稱為聚合物材料。最早的有機(jī)發(fā)光二極管由鄧青云教授于 1976 年發(fā)現(xiàn)[9]，有機(jī)發(fā)光二極管具有視角廣、對比度高、響應(yīng)速度快、發(fā)光效率高、制備工藝簡單、柔性可折疊等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過三十多年的發(fā)展，在商業(yè)應(yīng)用上已經(jīng)形成了一定的規(guī)模。但有機(jī)材料價(jià)格較高、通常利用真空蒸鍍技術(shù)進(jìn)行器件的制備，這種制備方式成本較高并且不適合大面積處理。另外，有機(jī)電致發(fā)光器件的壽命較低，并且由于有機(jī)電致發(fā)光器件的發(fā)光光譜較寬，導(dǎo)致其色純度較低。

圖 1.2 鈣鈦礦材料的晶體結(jié)構(gòu)[18]鈣鈦礦材料能否形成穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)可以通過 Goldschmidt 容許因子 t 來估計(jì)[19, 20]。在理想的晶體結(jié)構(gòu)中，Ａ、Ｂ和Ｘ離子遵循以下關(guān)系：+ = √2 + (1-1)用容限因子 t 來表示鈣鈦礦理想晶體結(jié)構(gòu)與實(shí)際結(jié)構(gòu)之間的偏差：t = + √2 +(1-2)其中 rA是 A 陽離子的半徑；rB是 B 陽離子的半徑；rX是鹵族元素陰離子的半徑。鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)不僅和離子的半徑大小有關(guān)，而且受到Ａ和Ｂ兩種陽離子的影響。在 0.80<t<0.90 和 0.40<rb/rx<0.90 的范圍內(nèi)可以形成鈣鈦礦立方晶體結(jié)構(gòu)，但是根據(jù)容忍因子，只有摻入小的陽離子才會形成鈣鈦礦立方晶體（t≈1）[21, 22]。這意味著鈣鈦礦材料中，較大半徑的 Pb+（1.19 ）和鹵族元素（例如 I-半徑為2.20 ）會對 A+的半徑帶來限制，最大只能為 2.90 。因此有機(jī)小分子（例如CH3NH3+）、或者無機(jī)金屬陽離子（例如 Cs+半徑為 1.88 ）適合形成鈣鈦礦立方晶體結(jié)構(gòu)。另外，鈣鈦礦的晶體結(jié)構(gòu)受溫度影響，不同的溫度下鈣鈦礦會形成

鈣鈦礦氧化物材料有著出的催化特性以及很高的穩(wěn)定性，這使得鈣鈦礦氧化物材料作為化學(xué)反應(yīng)的催化劑而有廣泛的應(yīng)用。鈣鈦礦的良好的催化特性來自于離子空位的增加帶來的具有較高的表面氧活性。目前鈣鈦礦氧化物催化劑的研究主要分兩類：第一類是將鈣鈦礦氧化物材料作為活性位的模型來制備高度氧缺陷化合物或者異常價(jià)態(tài)元素。第二類是開發(fā)可以代替含貴金屬催化劑的活性氧催化劑或氧化類催化劑。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 姚鑫;丁艷麗;張曉丹;趙穎;;鈣鈦礦太陽電池綜述[J];物理學(xué)報(bào);2015年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 張福俊;固態(tài)陰極射線發(fā)光亮度的提高及界面結(jié)構(gòu)的研究[D];北京交通大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 張一帆;鈣鈦礦電致發(fā)光器件的薄膜優(yōu)化研究[D];吉林大學(xué);2016年

2 駱宗力;鈣鈦礦太陽能電池制備技術(shù)研究[D];河北大學(xué);2015年

本文編號：2847952