陽離子對鈣鈦礦型有機鉛碘化物單晶結(jié)構(gòu)與性能影響的研究.pdf

1、鈣鈦礦型有機鉛碘化物具有電子遷移率高，吸收系數(shù)大和載流子壽命長等優(yōu)越特性，在光電探測器、發(fā)光二極管、太陽能電池中具有潛在的應(yīng)用，近年來引起了一場研究熱潮。目前，研究最多的鈣鈦礦型材料是A位由甲基(MA)陽離子占據(jù)的有機鉛碘化物(MAPbI3)，但該晶體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，500K以上便易發(fā)生分解。本文使用逆溫度梯度結(jié)晶法探索了生長鈣鈦礦型有機鉛碘單晶的條件，并通過調(diào)整陽離子濃度以及尺寸合成了一系列室溫下穩(wěn)定的高品質(zhì)鈣鈦礦型有機鉛碘化物單晶，對其

2、進行了結(jié)構(gòu)與性能的表征。具體工作如下:
　　1、采用逆溫度梯度法獲得了高質(zhì)量的甲胺鉛碘單晶，探索了生長液濃度、生長溫度以及生長時間對晶體結(jié)晶的影響，并對晶體的結(jié)構(gòu)、熱學性能、光學性能和電學性能進行了表征。隨著生長液中碘甲胺含量的變化，雖然單晶的形貌發(fā)生了變化，但從單晶的X-射線粉末衍射譜來看，所有單晶都是四方相結(jié)構(gòu)，表明陽離子濃度對單晶結(jié)構(gòu)影響不大。
　　2、研究了陽離子尺寸、濃度對鈣鈦礦型有機鉛碘單晶結(jié)構(gòu)的影響。獲得了一系

3、列室溫下穩(wěn)定的高品質(zhì)鈣鈦礦型有機鉛碘單晶。采用大尺寸的有機陽離子FA+和EA+替換MAPbI3中的部分MA+陽離子后，合成了室溫下穩(wěn)定的立方相單晶EA@MAPbI3和FA@MAPbI3?；旌蠁尉茉谑覝叵卤憩F(xiàn)為穩(wěn)定的立方相是因為FA+、EA+的大半徑引起晶格擴張，并將容忍因子調(diào)整到1，提高鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的對稱性。同時對比與不穩(wěn)定的甲瞇鉛碘(FAPbI3)單晶，混合FA@MAPbI3單晶的晶格體積減小了，晶格中的應(yīng)變得到了緩和，從而阻止了其自

4、發(fā)性的由立方相到非鈣鈦礦的δ相的轉(zhuǎn)變，穩(wěn)定了晶體。
　　3、研究了A位陽離子替代對鈣鈦礦型有機鉛碘單晶光學性質(zhì)、熱穩(wěn)定性和電子傳輸性能的影響。隨著A位陽離子尺寸的增大，晶體的吸收邊紅移，帶隙減小，其本質(zhì)是A位陽離子通過扭曲Pb-I鍵使其離子性發(fā)生變化，影響PbI6框架從而來調(diào)控帶隙。同時，單晶的分解溫度受A位陽離子的酸性影響，陽離子酸性越高，越容易與質(zhì)子反應(yīng)，分解溫度越低。在合成的MAPbI3、NH4@MAPbI3、EA@MAPb