無(wú)機(jī)鈣鈦礦載流子傳輸動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、專(zhuān)業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文無(wú)機(jī)鈣鈦礦無(wú)機(jī)鈣鈦礦載流子載流子傳輸傳輸動(dòng)力學(xué)研究動(dòng)力學(xué)研究StudyonCarrierTransptKiicsofInganicPerovskite作者姓名：胡金文工程領(lǐng)域：化學(xué)工程學(xué)號(hào)：31427031指導(dǎo)教師：郝策教授完成日期：2017.06大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文I摘要近年，鈣鈦礦材料以其優(yōu)異的光電性能如高載流子壽命、高吸收系數(shù)、高電

2、荷遷移率（擴(kuò)散系數(shù)）等，成為光伏電池以及其他光電器件領(lǐng)域的新星，尤其是有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦CH3NH3PbX3（X=Cl、Br、I）材料，引起了研究者們的廣泛關(guān)注。作為一類(lèi)潛力巨大的材料，純無(wú)機(jī)金屬鹵化鈣鈦礦（CsPbX3X=ClBrI）在光伏電池、光電探測(cè)器以及發(fā)光二極管LED等方面除了具有能夠與有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦相比擬的光電性能外，這類(lèi)材料在熱和濕度方面具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性，對(duì)空氣中的水分、氧氣等沒(méi)有有機(jī)無(wú)機(jī)金屬鹵化鈣鈦礦那么敏感。在

3、本文中，我們通過(guò)簡(jiǎn)單易得的溶液法，在大氣環(huán)境下設(shè)計(jì)制備出了CsPbI3、CsPbBr3微晶（10微米以上）以及大尺寸的CsPbBr3晶體（平均尺寸4毫米），對(duì)制備的晶體進(jìn)行了XRD、SEM、EDX、PL以及光學(xué)成像等一系列測(cè)試，表征確實(shí)制備出了高質(zhì)量的單晶，同時(shí)還通過(guò)熒光掃描時(shí)間分辨熒光成像系統(tǒng)，完成了對(duì)晶體的載流子傳輸動(dòng)力學(xué)研究，得到以下實(shí)驗(yàn)結(jié)果：載流子在CsPbI3微晶的載流子擴(kuò)散系數(shù)為0.6~1.2cm2s1，壽命為200~130

4、0ns，遷移率為22~46cm2V1s1，遷移距離4~10μm，結(jié)果表明該類(lèi)無(wú)機(jī)金屬鈣鈦礦性能能夠與有機(jī)金屬鈣鈦礦接近。載流子在CsPbBr3微晶的載流子擴(kuò)散系數(shù)1.27cm2s1，壽命約為40.46ns，遷移率49cm2V1s1，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在CsPbBr3微晶制備過(guò)程中，隨著PbCl2添加量的增加，制備出單晶的困難度在增加，而載流子壽命卻是先增加后減小，但以純PbCl2為原料制備晶體時(shí)，載流子壽命卻又是最大的，表明Cl對(duì)單晶的制備以及

5、制備出的單晶材料是有很大影響的；通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較，鈣鈦礦材料CsPbI3對(duì)光伏應(yīng)用更加合適。此外，我們以飛秒激光器做光源對(duì)大尺寸CsPbBr3晶體激發(fā)，使其進(jìn)行雙光子吸收，探測(cè)了其載流子壽命等問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)大尺寸CsPbBr3晶體載流子壽命達(dá)到微秒級(jí)別以上，性能相比于該類(lèi)材料的微晶大大增加，該類(lèi)大尺寸單晶在激光器等器件方面有巨大潛力。本論文表明以簡(jiǎn)單的溶液法制備出的無(wú)機(jī)鈣鈦礦材料適用于光伏領(lǐng)域。同時(shí)，本論文用到的實(shí)驗(yàn)方法同樣可以應(yīng)用到其他光