1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

钙钛矿材料是一类有着与钛酸钙（catio₃）相同晶体结构的材料，是 gustav rose 在 1839年发现，后来由俄罗斯矿物学家l. a. perovski命名。钙钛矿材料结构式一般为abx₃，其中a和b是两种阳离子，x是阴离子。这种奇特的晶体结构让它具备了很多独特的理化性质，比如吸光性、电催化性等等，在化学、物理领域有不小的应用。钙钛矿大家族里现已包括了数百种物质，从导体、半导体到绝缘体，范围极为广泛，其中很多是人工合成的。

具有钙钛矿晶体结构的卤化物材料由于其良好的电子性能已被广泛用作各种器件中的功能材料，如太阳能电池的吸收层，量子点发光二极管（qd-led）的发光层，电阻式随机存取存储器（reram）的可变电阻层以及光电探测器的光敏层。通过进行锰掺杂获得的cspbcl3-mnkcl片剂可以发光二极管制造中^[3]。cspbx₃钙钛矿量子点晶格中的二价基质阳离子pb² （1.33 aring;）被离子半径小的mn² (0.97aring;）少量取代后，其晶格就会因mn² 的掺杂而收缩。由于mn-x键具有比pb-x键高得多的解离能，这种晶格的收缩就会使得mn² 掺杂的cspbx₃量子点的结合能相比于单纯的量子点有所提高，在一定程度上稳定了cspbx₃钙钛矿量子点的晶格，从而能够大幅提高钙钛矿量子点的热稳定性、空气稳定性和光电性能。还发现基于mn² 掺杂的cspbx₃量子点构建的发光二极管呈现出了比纯量子点发光二极管更高的发光亮度、外量子效率和电流效率，这充分展示出mn² 掺杂的cspbx₃量子点在构建高性能、长期稳定的光电器件等领域的优势^[3]。此外，该类材料由于其易于沉积处理，在极性有机溶剂中的高溶解度和通过操作卤化物组合物而产生的带隙能量的可调谐性等独特的性能，而受到了巨大的关注。然而，其在环境气氛下的电气和化学稳定性阻碍了混合钙钛矿材料的应。在典型的光电子器件中更常见的是mapbx₃（甲基铅卤化物）。改变”a”位阳离子来增强其稳定性^[1],[2]。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一、低温cspbx3晶体生长和光电性能表征要研究的问题：

近年来有机-无机杂化钙钛矿材料由于具有较高的可见光吸收系数、接近无机材料的载流子迁移率和恰当的禁带宽度，在太阳电池领域备受关注。另一方面，通过更换材料中卤素元素可以调节材料的吸收光谱和荧光光谱，因此该系列材料在不同领域均可以得到广泛应用。特别地，晶体块材的有机-无机杂化钙钛矿由于制备简单和独特的光电特性，已经被应用于可见光全光谱光电探测、x射线探测和γ射线探测领域。目前，替代有机-无机杂化钙钛矿晶体中有机基团（甲氨基）的全无机钙钛矿材料也得到了深入的开发。其中cspbbr3纳米晶体由于具有较高的发光量子效率，在量子点发光器件中具有巨大应用潜力。另一方面，cspbx3晶体（x代表cl、br和i）在光电探测和光伏领域具有与有机-无机杂化钙钛矿类似的广阔的应用前景。cspbx3晶体生长早在上世纪90年代就被报道，然而到目前为止，cspbbr3晶体多是采用高温（600℃）条件生长。少数溶液生长法涉及复杂的生长工艺，且实验重复性较差，副产品较多。另外，cl-br混合和br-i混合的cspbx3晶体尚未见报道。因此，本课题研究低温下溶液法cspbx3晶体的生长。采用最简单的溶液法生长，从cspbbr3晶体着手，尝试高重复性的晶体生长方法，进一步探索cl-br混合和br-i混合的cspbx3晶体生长条件，最后表征cspbx3晶体的光电性质。

二、毕业设计工作拟采用的研究手段