钙钛矿薄膜材料的制备及其性能研究

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作者常海涛
来源天津理工大学
出版年2017
摘要
本文从典型的钙钛矿结构出发,主要研究了两种材料:(1)无机钙钛矿材料—锆钛酸铅(PZT);(2)有机-无机杂化的卤素钙钛矿材料—甲基胺碘化铅(CH3NH3PbI3)。无机钙钛矿材料锆钛酸铅的研究多集中在锆/钛之比为52/48附近的准同型晶界附近,而锆/钛之比更高的区域则研究较少。本文以无机盐醋酸铅、硝酸锆、钛酸丁酯为原料,通过溶胶-凝胶法制备了锆/钛之比例为95/5的锆钛酸铅溶胶-凝胶。通过分析X射线衍射谱,确定了本文制备工艺的合适烧结温度。根据X射线衍射谱,理论计算确定了煅烧后获得的PZT颗粒的理论晶粒尺寸。有机-无机杂化钙钛矿材料是一种新型材料,大多数的研究都是通过化学合成的方法制备的甲基胺碘化铅。本文以甲基胺、碘化氢、碘化铅为原料,通过化学反应制备了甲基胺碘多晶材料。采用化学气相沉积的方法,通过两步法合成了碘化铅纳米片并成功将其转化为甲基胺碘化铅纳米片。在荧光显微镜和扫描隧道显微镜(Scan electron microscope,SEM)下观察了碘化铅纳米片和甲基胺碘化铅纳米片,无论是合成的碘化铅纳米片或是甲基胺碘化铅纳米片都具有规则的形状。通过高分辨率拉曼光谱仪采集光致发光谱,甲基胺碘化铅纳米片在532nm激光激发下,其中心带隙能级约为1.56 eV。在高于1.63 eV(760 nm)和低于1.49eV(830nm)的区域内,我们看到其发光强度几乎为0,说明利用该方法制备的甲基胺碘化铅晶体结构完好,且不存在明显的缺陷。通过这种方法制备的甲基胺碘化铅材料具有规则的形状且光致发光很强,是一种在激光领域有应用前景的材料。

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