采用熱注入法制備空氣穩(wěn)定性良好的CsPbBrI₂量子點(diǎn),以375nm的脈沖激光作為激發(fā)光源研究其光致發(fā)光性能.通過(guò)旋涂的方式制備相應(yīng)薄膜,將其作為光敏層應(yīng)用到光探測(cè)器,并對(duì)器件的光電子性能和穩(wěn)定性進(jìn)行詳細(xì)研究.結(jié)果表明:CsPbBrI₂量子點(diǎn)在635nm附近有強(qiáng)烈的熒光效應(yīng),光譜發(fā)光峰較窄,半峰寬約為35nm.CsPbBrI₂量子點(diǎn)禁帶寬度為1.90eV,制備的探測(cè)器光檢測(cè)帶寬從紫外光260nm到紅光650nm,光響應(yīng)度為0.26 A/W,高開(kāi)/關(guān)比高達(dá)10⁴,上升/衰減時(shí)間為3.5ms/3.5ms.在25℃,濕度在25%～35%大氣環(huán)境下存儲(chǔ)60天,性能與初始值相比幾乎沒(méi)有變化.CsPbBrI₂量子點(diǎn)具有優(yōu)異的穩(wěn)定性、可制備高性能的寬帶光檢測(cè)和易于制造等優(yōu)點(diǎn),具備一定的應(yīng)用前景. 

【文章來(lái)源】：光子學(xué)報(bào). 2020,49(01)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

存儲(chǔ)60天后CsPbBrI2量子點(diǎn)薄膜吸收譜及探測(cè)器的周期循環(huán)開(kāi)關(guān)性能

CsPbBrI2量子點(diǎn)的禁帶寬度與其尺寸有關(guān)，通過(guò)反應(yīng)溫度控制量子點(diǎn)的大小，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)量子點(diǎn)的帶隙的調(diào)控．為了分析溫度對(duì)納米晶體生長(zhǎng)的影響，對(duì)160℃，170℃，185℃下制作的樣品進(jìn)行比較．熒光光譜和吸收譜對(duì)樣品表征，如圖2(a）和2(b）所示，CsPbBrI2量子點(diǎn)在紫外和可見(jiàn)光區(qū)域有強(qiáng)烈的吸收特性，采用375nm脈沖激光激發(fā)時(shí)，量子點(diǎn)在635nm附近表現(xiàn)出強(qiáng)烈的熒光效應(yīng)，發(fā)光峰半高寬約為35nm，并且隨著反應(yīng)溫度的升高，吸收邊和熒光峰紅移，這是由于隨著反應(yīng)溫度的升高顆粒變大，量子點(diǎn)的帶隙變�。�(jì)算可得在185℃合成所得量子點(diǎn)的光學(xué)帶隙為1.90eV，與相應(yīng)的PL峰在638nm對(duì)應(yīng)．圖2(c）是常溫下三種樣品的熒光衰減曲線．熒光強(qiáng)度的馳豫時(shí)間用熒光壽命τ來(lái)定量描述，實(shí)際測(cè)量所得熒光壽命由輻射躍遷幾率，無(wú)輻射馳豫幾率以及能量轉(zhuǎn)移速率等因素共同決定．用二階指數(shù)函數(shù)熒光輻射的衰減曲線擬合參數(shù)如表1所示，結(jié)果表明：185℃制備量子點(diǎn)熒光壽命明顯大于170℃和160℃所制得樣品的熒光壽命．熒光壽命反應(yīng)鈣鈦礦量子點(diǎn)中的缺陷復(fù)合情況，185℃的鈣鈦礦量子點(diǎn)熒光壽命較大，這是因?yàn)榱孔狱c(diǎn)尺寸越大，比表面積越小，缺陷態(tài)密度較小，制備所得薄膜的光生載流子可以被快速地導(dǎo)出，有利于探測(cè)器載流子的抽取和收集．

圖3(a）為制備所得探測(cè)器結(jié)構(gòu)，石英為基底，CsPbBrI2作為光敏層，金為電極．當(dāng)光源照在探測(cè)器上時(shí)，CsPbBrI2量子點(diǎn)薄膜中產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，在電場(chǎng)作用下快速分離，并在電極上收集獲得光電流．圖3(b）為器件的截面圖，可以看出，旋涂制備的薄膜由量子點(diǎn)密堆積而成，厚度約300nm．為研究CsPbBrI2的微觀結(jié)構(gòu)及形貌，用掃描電鏡（Scanning Electron Microscope,SEM）和原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope,AFM）對(duì)量子點(diǎn)薄膜表面進(jìn)行表征，如圖3(c）和3(d），量子點(diǎn)薄膜表面平整，無(wú)裂痕，顆粒大小均勻，粗糙度較低，這有利于探測(cè)器運(yùn)行中電子和空穴的有效傳輸．為驗(yàn)證光探測(cè)器的性能，對(duì)光探測(cè)器的I-V曲線做了詳細(xì)研究．分別在暗態(tài)和采用波長(zhǎng)為515nm單色光，光照強(qiáng)度為10mw/cm2的光照條件下對(duì)器件進(jìn)行I-V特性測(cè)試，圖4(a）為相應(yīng)的對(duì)數(shù)曲線圖．與暗態(tài)電流相比，光照條件下探測(cè)器的光電流明顯增大，并且隨著偏壓的增加，光電流隨之增大，偏壓為5V時(shí)，光電流達(dá)到1.82×10-6 A．叉指電極通道寬度對(duì)器件光電流有一定的影響，如圖4(b）（內(nèi)插圖為叉指電極模板照片）所示，隨著通道寬度的減小，電流明顯增大．較小通道寬度可以減少載流子從一個(gè)電極到另一個(gè)電極的傳輸時(shí)間，從而增大光電流．

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]如何提升鉛鹵鈣鈦礦量子點(diǎn)的穩(wěn)定性?[J]. 韋祎,陳葉青,程子泳,林君.  中國(guó)科學(xué):化學(xué). 2018(08)
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