本文關鍵詞：基于黃酸鉛配合物制備硫化鉛及鈣鈦礦薄膜及其光電性能的研究

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【摘要】：隨著電子器件性能的不斷提高和材料應用范圍的不斷擴大,薄膜材料的研究獲得了迅速發(fā)展,目前已成為真空、微電子和材料科學中一個最活躍的邊緣學科。微結構控制對于實現(xiàn)以高性能的薄膜為基礎的器件是至關重要的�？偟膩碚f,均質,致密,高度結晶的薄膜是必需的。本論文旨在以黃酸鉛配合物為鉛源,分別制備了高質量的PbS薄膜和CH_3NH_3PbI_3薄膜。首先,在傳統(tǒng)的制備方法中,采用黃酸鉛配合物熱分解所形成的硫化鉛(PbS)薄膜通常呈現(xiàn)出三維“島”狀結構,其主要原因是由于黃酸鉛配合物的熱分解過程中涉及復雜的晶體生長過程,容易出現(xiàn)非均勻成核。本論文采用自組裝單分子層技術(SAM)有效解決黃酸鉛配合物熱分解過程中出現(xiàn)的非均勻成核的問題,即在原位熱分解黃酸鉛配合物制備PbS薄膜的過程中,利用3-巰基丙酸(MPA)修飾襯底來調控硫化鉛薄膜的微觀形貌和性能。本文先研究了黃酸鉛前驅體的濃度和溶劑對PbS薄膜微觀結構和表面形貌的影響,對制備條件進行了優(yōu)化。隨后,在優(yōu)化的制備條件下,研究了MPA自組裝單層的引入對于硫化鉛薄膜晶體結構,表面形貌和光吸收特性的調控作用。結果表明,通過MPA調控制備的硫化鉛薄膜具有較低的孔洞,更好的覆蓋率和均勻的晶粒,更重要的是,其表現(xiàn)出更好的光電響應特性。其次,近年來,基于有機-無機雜化鈣鈦礦材料(主要為CH_3NH_3PbI_3、CH3NH3Pb3-x Clx、NH2CH=NH2PbI3,以下簡稱鈣鈦礦)為光活性層構建的太陽電池由于其集直接帶隙、吸光系數(shù)高、激子束縛能低、激子和載流子擴散距離長,以及成本低、制備工藝簡單、光電轉換率高、易于實現(xiàn)大面積柔性器件等優(yōu)點于一身,而成為當今新型光伏技術中一顆耀眼的新星。已有研究表明,采用不同的含鉛化合物作為前驅體可以有效調控鈣鈦礦的成膜過程。對于高性能鈣鈦礦薄膜光伏器件,高質量CH_3NH_3PbI_3薄膜的制備是一大關鍵。本文采用黃酸鉛配合物作為一種新的鉛源,利用一步溶液旋涂法制備CH_3NH_3PbI_3薄膜。相比于碘化鉛,其覆蓋率明顯提高,結晶的形式也發(fā)生改變,微觀形貌明顯不同,但是CH_3NH_3PbI_3薄膜中仍然包含許多小孔結構,會導致吸光度的減少同時增加漏電流的路徑,從而破壞器件性能。為此,我們進一步優(yōu)化制備工藝,采用一種簡單的熱處理方法,降低其轉化速度,形成結晶度好、致密、光電性能較好的CH_3NH_3PbI_3薄膜。該工作為調控CH_3NH_3PbI_3薄膜形貌,制備高質量、重現(xiàn)性好的CH_3NH_3PbI_3薄膜提供了新的思路。
【關鍵詞】：黃酸鉛配合物 硫化鉛薄膜 鈣鈦礦薄膜 光電性能
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O641.4;TB383.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 引言9-23
• 1.1 概述9-13
• 1.1.1 薄膜的特性9-12
• 1.1.2 薄膜材料的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2 硫化鉛薄膜13-18
• 1.2.1 物理方法13-14
• 1.2.2 化學方法14-18
• 1.3 鈣鈦礦薄膜材料18-21
• 1.4 本課題的研究內容及意義21-23
• 第二章 基于自組裝單分子層調控硫化鉛薄膜的微觀結構及性能23-40
• 2.1 引言23-25
• 2.2 實驗部分25-28
• 2.2.1 實驗原料25-26
• 2.2.2 硫化鉛器件的制備26-28
• 2.2.3 測試及表征28
• 2.3 結果與討論28-39
• 2.3.1 前驅體濃度和溶劑對硫化鉛薄膜微觀結構的影響28-34
• 2.3.2 以MPA為自組裝單分子層改善PbS薄膜的微觀形貌34-37
• 2.3.3 以MPA作為自組裝單分子層提高PbS薄膜的性能37-39
• 2.4 結論39-40
• 第三章 基于黃酸鉛配合物制備CH_3NH_3PbI_3薄膜以及光電性能的研究40-52
• 3.1 引言40-42
• 3.2 實驗部分42-45
• 3.2.1 實驗原料42-43
• 3.2.2 CH_3NH_3PbI_3薄膜以及器件的制備43-45
• 3.2.3 測試及表征45
• 3.3 結果與討論45-51
• 3.3.1 黃酸鉛配合物作為一種新的鉛源形成CH_3NH_3PbI_3薄膜45-49
• 3.3.2 CH_3NH_3PbI_3薄膜的光學性能49
• 3.3.3 CH_3NH_3PbI_3薄膜的電學性能49-51
• 3.4 結論51-52
• 第四章 結論與展望52-54
• 4.1 結論52-53
• 4.2 展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻55-61
• 攻讀學位期間的研究成果61

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