陽離子對鈣鈦礦型有機鉛碘化物單晶結構與性能影響的研究.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)陽離子占據的有機鉛碘化物(MAPbI3)，但該晶體結構不穩(wěn)定，500K以上便易發(fā)生分解。本文使用逆溫度梯度結晶法探索了生長鈣鈦礦型有機鉛碘單晶的條件，并通過調整陽離子濃度以及尺寸合成了一系列室溫下穩(wěn)定的高品質鈣鈦礦型有機鉛碘化物單晶，對其

2、進行了結構與性能的表征。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晶的影響，并對晶體的結構、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構，表明陽離子濃度對單晶結構影響不大。
　　2、研究了陽離子尺寸、濃度對鈣鈦礦型有機鉛碘單晶結構的影響。獲得了一系

3、列室溫下穩(wěn)定的高品質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，并將容忍因子調整到1，提高鈣鈦礦結構的對稱性。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、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，越容易與質子反應，分解溫度越低。在合成的MAPbI3、NH4@MAPbI3、EA@MAPb