本文選題：有機鹵化鈣鈦礦材料 + 發(fā)光缺陷態(tài)�。� 參考：《吉林大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：2009年,鈣鈦礦材料CH_3NH_3Pb Br_3和CH_3NH_3Pb I3第一次被Miyasaka課題組應(yīng)用在了光電器件,并且獲得了非常高的能量效率轉(zhuǎn)換。自這篇報道以后,關(guān)于不同架構(gòu)的有機鹵化鈣鈦礦材料的合成及其相應(yīng)的光物理特性的研究也越來越受到人們的重視。有機鹵化鈣鈦礦材料作為一種有巨大發(fā)展?jié)摿Φ男滦凸鈱W(xué)材料,在太陽能電池領(lǐng)域中有體現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用價值,并且在發(fā)光器件的應(yīng)用領(lǐng)域中也表現(xiàn)出了令人滿意的不菲表現(xiàn)。然而對于鈣鈦礦材料的一些基本的認知,比如表面晶體形貌和光物理特性之間的強烈依賴關(guān)系依舊沒有被深入的了解過。本論文針對這個問題,做了以下系統(tǒng)的研究工作:1.搭建了常規(guī)的和微米尺度分辨的寬譜(350-800 nm)測量/激發(fā)可調(diào)諧(330-800 nm)的瞬態(tài)飛秒泵浦-探測系統(tǒng)。激光器的時間分辨率約為100飛秒,延時線所決定的測試窗口范圍是1500皮秒。2.搭建了透射式和反射式的微米尺度分辨的吸收和熒光光譜測試系統(tǒng),用于研究大尺寸晶體的空間分辨光物理特性。3.闡述了有/無雜質(zhì)摻雜的CH_3NH_3Pb I3-x Clx鈣鈦礦薄膜的能帶結(jié)構(gòu)和自由電荷載流子的傳輸特性。實驗數(shù)據(jù)表明CH_3NH_3Pb I3-x Clx薄膜的光物理特性對環(huán)境參數(shù),如退火量和濕度都非常敏感,極其容易變成雜質(zhì)Pb I2晶體摻雜的薄膜,進而嚴重影響光物理特性;純的CH_3NH_3Pb I3-x Clx晶格的帶隙結(jié)構(gòu)只有一個導(dǎo)帶和一個價帶而不是雙價帶,并且會在同一激發(fā)功率下被激發(fā)出更多量的更長壽命的自由電荷載流子。4.用皮秒時間分辨的吸收和納秒時間分辨的熒光測量系統(tǒng)研究了有機鹵化CH_3NH_3Pb Br_3鈣鈦礦薄膜和量子點架構(gòu)中的自由電荷載流子的發(fā)光復(fù)合動力學(xué)特性,尤其是缺陷態(tài)誘導(dǎo)的載流子復(fù)合過程。實驗數(shù)據(jù)顯示CH_3NH_3Pb Br_3薄膜的整個動力學(xué)的復(fù)合模式特別依賴于鈣鈦礦材料中的光生載流子濃度,動力學(xué)數(shù)據(jù)表明薄膜中的缺陷態(tài)效應(yīng)會隨著載流子濃度的提升而逐漸的被削弱。而量子點自身表面大量的懸掛鍵鈍化掉了幾乎全部的缺陷態(tài),優(yōu)化了量子點的發(fā)光特性。5.用單光子和雙光子的泵浦方式研究了有機鹵化CH_3NH_3Pb Br_3鈣鈦礦微米立方晶體的自發(fā)輻射和放大自發(fā)輻射特性。實驗數(shù)據(jù)表明晶體的光學(xué)特性非常依賴于大晶體的尺寸。相對于單光子泵浦來講,由于其超長的線增益長度(由800 nm激光的強穿透力所導(dǎo)致),雙光子的泵浦方式將放大自發(fā)輻射的閾值降低到了一個數(shù)量級。時間分辨的熒光動力學(xué)數(shù)據(jù)也證實較大尺寸的鈣鈦礦微米立方晶體有著更高純度更快壽命的放大自發(fā)輻射。6.搭建微米尺度空間分辨和時間分辨的吸收/熒光光譜探測了系統(tǒng)實驗揭示了CH_3NH_3Pb Br_3鈣鈦礦大尺寸立方晶體中的體效應(yīng)和面效應(yīng)誘導(dǎo)的光物理特性。為了更好將體效應(yīng)和面效應(yīng)區(qū)分開來,我們采用了穿透力極強的800 nm泵浦激光。實驗結(jié)果表明CH_3NH_3Pb Br_3鈣鈦礦大晶體的吸收和熒光特性是由體相誘導(dǎo)的躍遷和面相誘導(dǎo)的躍遷共同來主導(dǎo),體相效應(yīng)主要存在于較大尺寸的晶體中心處,并且有著更長的自由載流子壽命。
[Abstract]:In 2009 , CH _ 3NH _ 3Pb Br _ 3 and CH _ 3NH _ 3Pb I3 have been applied to photovoltaic devices for the first time , and a very high energy efficiency conversion has been obtained .
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O48

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本文編號：2001100