钙钛矿材料的稳定性及光电性能研究

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钙钛矿材料卓越的光电性能使其在过去的几十年里得到密切的关注,成为了继硅半导体之后应用于太阳能电池的有力候选者。它自身的高荧光效率,低陷阱密度,长载流子扩散深度等在激光器,光电探测,LED等器件的应用中是十分有利的。但由于钙钛矿材料容易受到空气中的水分子,氧气,或者紫外线等的影响,应用于器件中往往会减少器件的使用寿命。为了提高材料的稳定性,研究者们进行了大量的报道,主要是通过包覆有机分子聚合物来阻碍钙钛矿与空气的接触从而达到保护的目的。但选用的包覆材料通常为PS,PMMA,石蜡等材料,这些包覆材料不导电,不利于电学器件应用。因此开发一种具有高稳定性,且不会影响实际器件应用的钙钛矿材料是十分有意义的。本文开发了一种简单环保的制备工艺,在水环境下制备MAPbX3@PbOHX复合材料,既不会影响钙钛矿自身优异的光学性能,也可以应用在电学器件的制备中。本文的主要工作如下:(1)通过水溶液合成方法,制备出MAPbBr3@PbOHBr复合材料,该材料具有58%的量子产率,在水循环洗涤五次的情况下仍保持71.6%的初始荧光强度。无论是放置在空气,水溶液或是极性溶剂中都是十分稳定的。并对MAPbBr3@PbOHBr的发光机制以及荧光寿命进行了讨论,然后将其应用于白光LED,具有高达73.3的显色指数。最后,复合材料在电致发光器件以及光电探测器件方面的应用都是可以实现的。(2)基于Br基的MAPbBr3@PbOHBr复合材料的合成方法,探索了I基的MAPbI3@PbOHI的制备。合成出的MAPbI3@PbOHI具有位于750nm的良好的荧光峰。与此同时将所合成的MAPbI3@PbOHI应用于光电探测器件中,具有一定的响应,可以达到50.35的开关比,材料对于稳定的太阳能电池的应用具有重要的参考价值。
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