【摘要】：有機(jī)無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦材料CH3NH3PbX3(MAPbX3, X=Cl, Br, I)由于具有高載流子壽命、高吸收系數(shù)、高電荷遷移率(擴(kuò)散系數(shù))等優(yōu)良特性,在太陽(yáng)能電池和其他光電器件等方面展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用價(jià)值,成為現(xiàn)如今炙手可熱的研究熱點(diǎn)材料之一。納米結(jié)構(gòu)的此類(lèi)單晶材料(如納米線和納米片)保留此類(lèi)材料的優(yōu)越光物理性質(zhì),其微納尺寸也使得該類(lèi)材料在微型光電/光學(xué)器件等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。本文利用液相法合成了不同鹵素的有機(jī)無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦單晶,通過(guò)一系列表征,我們確定得到高質(zhì)量的MAPbX3(X=Br,I)單晶。通過(guò)自行構(gòu)建的熒光掃描時(shí)間分辨熒光成像系統(tǒng),完成了對(duì)微米級(jí)鈣鈦礦單晶的載流子擴(kuò)散系數(shù)的定量測(cè)量,這種方法同樣可以應(yīng)用到其他光電材料的檢測(cè)中。另一方面,通過(guò)使用激光／熒光掃描共聚焦顯微鏡測(cè)量局域發(fā)光動(dòng)力學(xué)和模擬單個(gè)MAPbI3單晶中的載流子擴(kuò)散過(guò)程,我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)鈣鈦礦材料在沒(méi)有均勻激發(fā)情況下,快速的載流子擴(kuò)散過(guò)程會(huì)加快局域光致發(fā)光動(dòng)力學(xué)過(guò)程。結(jié)果表明,在鈣鈦礦單晶中根據(jù)光致發(fā)光動(dòng)力學(xué)過(guò)程來(lái)解析載流子壽命時(shí),必須要排除載流子擴(kuò)散的影響。此外我們比較了PbCl2和MACl提供的Cl源對(duì)合成MAPbBr3單晶的影響,發(fā)現(xiàn)隨著MACl量的改變,單晶光譜改變幅度很大,說(shuō)明MACl直接參與合成單晶。然而,當(dāng)PbCl2量較小時(shí),PbCl2中的C1離子并不參與構(gòu)成晶體,當(dāng)PbCl2的量到一定值時(shí),才參與晶體的組成,隨著PbCl2的增加,載流子壽命先增加后減小,但是擴(kuò)散系數(shù)并不隨著載流子壽命的變化而變化。
[Abstract]:The organic-inorganic hybrid perovskite CH3NH3PbX3 (MAPbX3, XnCl, Br, I) has been widely used in solar cells and other optoelectronic devices due to its high carrier lifetime, high absorption coefficient and high charge mobility (diffusion coefficient). It has become one of the hottest research materials nowadays. The nanocrystalline materials (such as nanowires and nanomaterials) retain the superior photophysical properties of these materials, and their micro and nano dimensions also make the materials have wide application value in the field of micro optoelectronic / optical devices. In this paper, organic and inorganic hybrid perovskite single crystals with different halogens have been synthesized by liquid phase method. By a series of characterization, we have determined that the high quality MAPbX3 (XCBrN I) single crystals have been obtained. The quantitative measurement of carrier diffusion coefficient of micron perovskite single crystal has been completed by the self-constructed fluorescence scanning time-resolved fluorescence imaging system. This method can also be applied to the detection of other optoelectronic materials. On the other hand, by using a laser / fluorescence scanning confocal microscope to measure the local luminescence kinetics and simulate the carrier diffusion process in a single MAPbI3 single crystal, we find that when the perovskite is not uniformly excited, Fast carrier diffusion will accelerate the local photoluminescence kinetics. The results show that the influence of carrier diffusion must be eliminated when the carrier lifetime is analyzed according to the photoluminescence kinetic process in perovskite single crystals. In addition, we compare the effects of Cl sources provided by PbCl2 and MACl on the synthesis of MAPbBr3 single crystals. It is found that the spectrum changes greatly with the change of MACl content, indicating that MACl is directly involved in the synthesis of single crystals. However, when the amount of PbCl2 is small, C1 ions in PbCl _ 2 do not participate in the formation of crystal, but only when the amount of PbCl2 reaches a certain value. With the increase of PbCl2, the carrier lifetime increases first and then decreases. However, the diffusion coefficient does not change with the carrier lifetime.
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O73

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本文編號(hào)：2241786