有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦材料的可控制備及其發(fā)光器件應(yīng)用研究.pdf

1、有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦材料由于其優(yōu)異的光電性能越來越受到人們的重視。這一熱潮最初是由鈣鈦礦太陽(yáng)能電池引起的，這種新型的太陽(yáng)能電池在較短的時(shí)間內(nèi)就已經(jīng)展現(xiàn)出大于20％的高轉(zhuǎn)換效率。伴隨著人們對(duì)該新型材料的理解和認(rèn)識(shí)，基于鈣鈦礦材料的研究領(lǐng)域已經(jīng)開始擴(kuò)展，其在發(fā)光領(lǐng)域的潛在應(yīng)用使得研究人員在高亮度發(fā)光二極管（LED）和激光器的制備方面看到了新的希望。由于它們具有在可見光到近紅外區(qū)域中光學(xué)帶隙可調(diào)的特性，結(jié)合它們的低溫溶液處理方法，這些材料也被

2、視為發(fā)光器件應(yīng)用的理想候選者?；谶@種新興材料的電致發(fā)光器件具有高量子效率、發(fā)光波長(zhǎng)可調(diào)、雙極性電子傳輸和高的色純度等優(yōu)異特性，有可能在未來的顯示、照明和光通訊等領(lǐng)域取得廣泛的應(yīng)用。
　　本論文選擇有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦材料中的CH3NH3PbI3和CH3NH3PbBr3為研究對(duì)象，開展了薄膜的優(yōu)化生長(zhǎng)研究，對(duì)其形貌、結(jié)晶和光學(xué)特性進(jìn)行表征分析，設(shè)計(jì)并制備了CH3NH3PbBr3基綠光LED，并對(duì)其電學(xué)特性和穩(wěn)定性進(jìn)行了探究。主要有

3、以下幾個(gè)方面：
　　1.在兩步溶液法合成CH3NH3PbI3薄膜的基礎(chǔ)上，通過改變前驅(qū)液中PbI2溶液的高速旋涂速率、薄膜的退火溫度和前驅(qū)液中CH3NH3I/ PbI2的比例進(jìn)行優(yōu)化生長(zhǎng)并制備出高質(zhì)量的CH3NH3PbI3薄膜。通過測(cè)試分析發(fā)現(xiàn)，制備出的薄膜具有低缺陷密度、較高的相純度和優(yōu)異的發(fā)光特性，適合作為發(fā)光層用在發(fā)光器件中。為了進(jìn)一步了解薄膜光學(xué)特性，我們對(duì)其做了變溫PL測(cè)試，使我們對(duì)鈣鈦礦材料低溫條件下的相變過程和激子輻

4、射復(fù)合過程有了更深一層的了解。
　　2.在一步溶液法形成的CH3NH3PbBr3薄膜的基礎(chǔ)上，我們對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化生長(zhǎng)，如改變前驅(qū)液的旋涂速率和退火溫度或使用DMF/HBr共溶劑，均不能得到形貌特性與光學(xué)特性俱佳的高質(zhì)量薄膜。因此，我們使用氣相輔助溶液法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化生長(zhǎng)，通過控制蒸發(fā)過程中的蒸發(fā)時(shí)間和溫度，最終制備出高覆蓋密度和發(fā)光性能的CH3NH3PbBr3薄膜。
　　3.使用兩步溶液法制備出的CH3NH3PbBr3薄膜具有優(yōu)

5、異的成膜和光學(xué)特性。通過設(shè)計(jì)ZnO/CH3NH3PbBr3/PEDOT:PSS簡(jiǎn)單三明治結(jié)構(gòu)，我們初步實(shí)現(xiàn)了CH3NH3PbBr3基綠光LED的制備。對(duì)其電學(xué)特性進(jìn)行系統(tǒng)性的分析，得到器件的開啟電壓為2.8V，在9.0V的電壓下，器件EQE達(dá)到了0.0645％，雖然遠(yuǎn)低于預(yù)期，但仍然具有優(yōu)化的空間。此外，我們還對(duì)二極管的工作穩(wěn)定性進(jìn)行了調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)器件性能對(duì)環(huán)境氛圍具有很高的靈敏度，而且其發(fā)光效率的衰減是不可逆的。有效解決發(fā)光層對(duì)環(huán)境