溴铅铯钙钛矿纳米晶荧光性质研究

摘要

全无机铅溴钙钛矿纳米晶具有带隙窄、光致发光量子产率高、吸收范围大、载流子迁移率高和俄歇复合过程较慢的特性。本论文采用热注入法，通过改变合成条件获得了不同晶体结构和形貌的单一CsPbBr3纳米晶及包含有CsPbBr3的混合相纳米晶，研究了晶相、形貌与纳米晶荧光性质的关系，解释了发光机理。具体内容如下： 第一部分通过改变前驱体比例调控CsPbBr3量子点表面CsPb2Br5相的形成，分析了CsPb2Br5相对CsPbBr3量子点发光性能的作用。结果表明PbBr2前驱体比例在形成CsPb2Br5相的过程中起了关键作用，当PbBr2前驱体比例较大时，立方晶相CsPbBr3表面伴随有CsPb2Br5颗粒。荧光发射光谱和荧光寿命曲线显示表面适量的CsPb2Br5相有助于CsPbBr3量子点荧光强度改善，并延长CsPbBr3量子点荧光寿命，分析认为宽禁带的CsPb2Br5相的被激发电子转移到CsPbBr3量子点导带，增大导带电子密度，这一能量传递过程可以有效改善CsPbBr3量子点发光性能。 第二部分以纳米晶形貌与荧光发射关系作为主线，系统分析了丙酸含量和羧酸碳链长度与纳米晶形貌变化之间的联系，进而讨论纳米晶形貌对纳米晶光学性能的影响机制。结果发现，油胺和丙酸的相对比例对纳米晶形貌的演变具有很重要的作用，油胺与丙酸摩尔比偏离1:1时，纳米晶倾向于沿（110）晶面定向生长，呈片状结构，而油胺和丙酸摩尔比相当时，纳米晶呈现出六面体形貌。羧酸碳链长度在纳米晶生长阶段也有一定的作用，不同碳链长度引起的空间位阻直接影响着纳米晶的生长速率。PL光谱分析显示荧光发射波长与形貌关系不大，但是发射强度随纳米晶尺度下降会有所增强，荧光寿命也有所变小，分析认为与纳米晶随着尺寸减小导致的辐射复合几率增大有关。 第三部分研究了溴铅铯钙钛矿纳米晶晶体结构与荧光温度稳定性的关系。对于配体和前驱物配比调控下得到的不同结构纳米晶和混合纳米晶，发现无可见区荧光发射的单一Cs4PbBr6和CsPb2Br5晶体相在与CsPbBr3形成混合相之后，可以在一定温度范围内改善CsPbBr3的荧光发射热稳定性。CsPbBr3-Cs4PbBr6和CsPbBr3-CsPb2Br5混合纳米晶在70-373K范围内的荧光温度猝灭趋缓，所有样品均表现出PL强度随温度在283-373K范围内循环条件下的PL强度热损失不可逆性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 全无机铅卤钙钛矿纳米晶的晶体结构

1.2 全无机铅卤钙钛矿纳米晶的荧光特性

1.3 全无机铅卤钙钛矿纳米晶的合成方法

1.3.1 热注入法

1.3.2 气相沉积法

1.3.3 过饱和再结晶法

1.3.4 逆温结晶法

1.3.5 微波法

1.4 全无机铅卤钙钛矿纳米晶的研究进展

1.5 本文中采用的表征手段

1.6 本文的课题意义及研究内容

第二章 CsPb2Br5相影响CsPbBr3量子点的荧光性能的机理

2.1 引言

2.2 材料的合成

2.3 结果与讨论

2.3.1 前驱体比例对CsPbBr3量子点晶体结构和形貌的影响

2.3.2 CsPb2Br5衍生相对CsPbBr3量子点荧光发射的影响机制

2.4 本章小结

第三章 溴铅铯钙钛矿纳米晶形貌对其荧光性质的影响

3.1 引言

3.2 材料的合成

3.3 结果与讨论

3.3.1 油胺与丙酸摩尔比对纳米晶晶相和形貌的影响

3.3.2 油胺与丙酸摩尔比对纳米晶荧光性质的影响

3.4 本章小结

第四章 溴铅铯钙钛矿纳米晶的变温荧光发射的机理研究

4.1 引言

4.2 溴铅铯钙钛矿纳米晶的制备

4.3 结果与讨论

4.3.1 CsPbBr3, Cs4PbBr6和CsPb2Br5纳米晶晶体结构和荧光性质分析

4.3.2 CsPbBr3, CsPbBr3-Cs4PbBr6和CsPbBr3-CsPb2Br5纳米晶的变温荧光发射光谱与温度稳定性分析

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

发表论文与科研情况说明

致谢