無機鈣鈦礦載流子傳輸動力學研究.pdf

1、專業(yè)學位碩士學位論文無機鈣鈦礦無機鈣鈦礦載流子載流子傳輸傳輸動力學研究動力學研究StudyonCarrierTransptKiicsofInganicPerovskite作者姓名：胡金文工程領(lǐng)域：化學工程學號：31427031指導教師：郝策教授完成日期：2017.06大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學專業(yè)學位碩士學位論文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。作為一類潛力巨大的材料，純無機金屬鹵化鈣鈦礦（CsPbX3X=ClBrI）在光伏電池、光電探測器以及發(fā)光二極管LED等方面除了具有能夠與有機金屬鹵化物鈣鈦礦相比擬的光電性能外，這類材料在熱和濕度方面具有更強的穩(wěn)定性，對空氣中的水分、氧氣等沒有有機無機金屬鹵化鈣鈦礦那么敏感。在

3、本文中，我們通過簡單易得的溶液法，在大氣環(huán)境下設(shè)計制備出了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），對制備的晶體進行了XRD、SEM、EDX、PL以及光學成像等一系列測試，表征確實制備出了高質(zhì)量的單晶，同時還通過熒光掃描時間分辨熒光成像系統(tǒng)，完成了對晶體的載流子傳輸動力學研究，得到以下實驗結(jié)果：載流子在CsPbI3微晶的載流子擴散系數(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)果表明該類無機金屬鈣鈦礦性能能夠與有機金屬鈣鈦礦接近。載流子在CsPbBr3微晶的載流子擴散系數(shù)1.27cm2s1，壽命約為40.46ns，遷移率49cm2V1s1，同時發(fā)現(xiàn)，在CsPbBr3微晶制備過程中，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，載流子壽命卻又是最大的，表明Cl對單晶的制備以及

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