陽(yáng)離子對(duì)鈣鈦礦型有機(jī)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(jī)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(zhǎng)等優(yōu)越特性，在光電探測(cè)器、發(fā)光二極管、太陽(yáng)能電池中具有潛在的應(yīng)用，近年來(lái)引起了一場(chǎng)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(yáng)離子占據(jù)的有機(jī)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(zhǎng)鈣鈦礦型有機(jī)鉛碘單晶的條件，并通過(guò)調(diào)整陽(yáng)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(jī)鉛碘化物單晶，對(duì)其

2、進(jìn)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(zhǎng)液濃度、生長(zhǎng)溫度以及生長(zhǎng)時(shí)間對(duì)晶體結(jié)晶的影響，并對(duì)晶體的結(jié)構(gòu)、熱學(xué)性能、光學(xué)性能和電學(xué)性能進(jìn)行了表征。隨著生長(zhǎng)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(lái)看，所有單晶都是四方相結(jié)構(gòu)，表明陽(yáng)離子濃度對(duì)單晶結(jié)構(gòu)影響不大。
　　2、研究了陽(yáng)離子尺寸、濃度對(duì)鈣鈦礦型有機(jī)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(jī)鉛碘單晶。采用大尺寸的有機(jī)陽(yáng)離子FA+和EA+替換MAPbI3中的部分MA+陽(yáng)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?yàn)镕A+、EA+的大半徑引起晶格擴(kuò)張，并將容忍因子調(diào)整到1，提高鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性。同時(shí)對(duì)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(yáng)離子替代對(duì)鈣鈦礦型有機(jī)鉛碘單晶光學(xué)性質(zhì)、熱穩(wěn)定性和電子傳輸性能的影響。隨著A位陽(yáng)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(yáng)離子通過(guò)扭曲Pb-I鍵使其離子性發(fā)生變化，影響PbI6框架從而來(lái)調(diào)控帶隙。同時(shí)，單晶的分解溫度受A位陽(yáng)離子的酸性影響，陽(yáng)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