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二维钙钛矿因其具有更好的环境稳定性、天然量子阱、层状结构和独特的光学性质引起越来越多的关注。二维钙钛矿丰富且可调制的光电特性使其在太阳能电池、发光器件、光电探测器和激光器中具有广泛的潜在应用。为了进一步进行基于二维钙钛矿的器件设计和性能改善，理解二维钙钛矿的基础光学性质至关重要。为此，我们系统地研究了温度和应力对二维钙钛矿带隙的调控。
首先，本文利用水热法成功合成二维钙钛矿(n-BA)2(MA)n?1PbnI3n+1(n=1-5)和(iso-BA)2(MA)n?1PbnI3n+1(n=1-3)并对其进行了一系列的表征，确保了合成样品的纯相和稳定性。随后，我们通过变温荧光光谱(PL)系统地研究了有机物的种类和层数n如何影响二维钙钛矿中随温度演变的带隙行为。通过建立简化的热膨胀效应和电子-声子耦合模型，我们发现与温度有关的带隙演变行为可以统一归因于热膨胀效应和电子-声子耦合之间的协同作用，而这两者都取决于有机物种类和层数n。在(n-BA)2(MA)n?1PbnI3n+1(n=1-5)系列中，随着n的增加，虽然热膨胀效应和电子-声子耦合都在逐渐增强，但是热膨胀效应逐渐起主导作用，从而导致其带隙从红移变为蓝移。相比之下，在(iso-BA)2(MA)n?1PbnI3n+1(n=1-3)系列中，这两个因素均表现出较弱的层数依赖性，最终导致其带隙表现出单调的蓝移。
除了温度以外，应力也是调控半导体基本性质的一种有效方式。通过柱子阵列衬底，应力被引入二维钙钛矿(n-BA)2(MA)n?1PbnI3n+1(n=1-3)薄片中。随后我们通过PL光谱、荧光图像系统地研究了应力对其带隙、各向异性、稳定性和相变的影响。施加外部应力后，对于n=1、2、3的二维钙钛矿，带隙分别以-5.60/-2.74/-1.38meV/%的速率减小。带隙的这种变化可归因于二维钙钛矿中无机八面体的畸变，随应力增加而增加的PL光谱各向异性的研究也证实了这一点。此外，应力会显著降低二维钙钛矿的稳定性。这是由于应力引起的结构形变，使得水分子和氧气更容易渗入钙钛矿薄片，从而导致更快的降解速率。最后，通过研究不同应力下(n-BA)2PbI4的变温荧光光谱，我们发现应力引起的晶格变化会导致低温相与高温相的比值增加，从而抑制(n-BA)2PbI4的相变。
综上，我们系统地研究了温度和应力对二维钙钛矿能带的调控作用，揭示其调控机理和微观物理过程。这项研究不仅对理解二维钙钛矿的基本光学性质有重大的意义，同时为基于二维钙钛矿的器件设计和性能改善提供了新的思路。
首先，本文利用水热法成功合成二维钙钛矿(n-BA)2(MA)n?1PbnI3n+1(n=1-5)和(iso-BA)2(MA)n?1PbnI3n+1(n=1-3)并对其进行了一系列的表征，确保了合成样品的纯相和稳定性。随后，我们通过变温荧光光谱(PL)系统地研究了有机物的种类和层数n如何影响二维钙钛矿中随温度演变的带隙行为。通过建立简化的热膨胀效应和电子-声子耦合模型，我们发现与温度有关的带隙演变行为可以统一归因于热膨胀效应和电子-声子耦合之间的协同作用，而这两者都取决于有机物种类和层数n。在(n-BA)2(MA)n?1PbnI3n+1(n=1-5)系列中，随着n的增加，虽然热膨胀效应和电子-声子耦合都在逐渐增强，但是热膨胀效应逐渐起主导作用，从而导致其带隙从红移变为蓝移。相比之下，在(iso-BA)2(MA)n?1PbnI3n+1(n=1-3)系列中，这两个因素均表现出较弱的层数依赖性，最终导致其带隙表现出单调的蓝移。
除了温度以外，应力也是调控半导体基本性质的一种有效方式。通过柱子阵列衬底，应力被引入二维钙钛矿(n-BA)2(MA)n?1PbnI3n+1(n=1-3)薄片中。随后我们通过PL光谱、荧光图像系统地研究了应力对其带隙、各向异性、稳定性和相变的影响。施加外部应力后，对于n=1、2、3的二维钙钛矿，带隙分别以-5.60/-2.74/-1.38meV/%的速率减小。带隙的这种变化可归因于二维钙钛矿中无机八面体的畸变，随应力增加而增加的PL光谱各向异性的研究也证实了这一点。此外，应力会显著降低二维钙钛矿的稳定性。这是由于应力引起的结构形变，使得水分子和氧气更容易渗入钙钛矿薄片，从而导致更快的降解速率。最后，通过研究不同应力下(n-BA)2PbI4的变温荧光光谱，我们发现应力引起的晶格变化会导致低温相与高温相的比值增加，从而抑制(n-BA)2PbI4的相变。
综上，我们系统地研究了温度和应力对二维钙钛矿能带的调控作用，揭示其调控机理和微观物理过程。这项研究不仅对理解二维钙钛矿的基本光学性质有重大的意义，同时为基于二维钙钛矿的器件设计和性能改善提供了新的思路。