论文总字数：21892字

摘 要

本文采用微波辅热法一步合成出CsPbX₃纳米晶体，这一合成方法可以有效地控制产物的形貌和尺寸。对合成的CsPbBr₃纳米晶体进行场发射扫描电子显微镜表征测试，分析其表面形貌与颗粒分布，得出当升温速率从4 ℃ min^-1的调节至12 ℃ min^-1，其形貌从尺寸为1μm的棒状纳米晶体转变为150nm左右的立方晶体。其次通过改变反应过程中的表面配体种类，得出油胺作为表面配体更易与Cs形成络合物，所形成的纳米晶表面结构更加稳定，在受到光激发后，CsPbX₃纳米晶体在518nm表现出很好的荧光强度。最后通过掺杂阴离子卤族元素来改变组分，制备出发射波长在可见光范围内可控的CsPbX₃纳米晶体。

关键词：CsPbX₃纳米晶体；微波辅热法；升温速率；荧光性能

Abstract

In this paper, CsPbX₃ nanocrystals were synthesized in one step by microwave-assisted thermal method. This method can control the morphology and size of the nanocrystals effectively. The surface morphology and particle distribution of CsPbBr₃ nanocrystals synthesized by microwave-assisted thermal method were analyzed by FE-SEM. The results showed that when the temperature rise rate from 4°Cmin^-1 was adjusted to 12°C min^-1, its morphology changed from 1μm rod-shaped nanocrystals to 150 nm cubic crystals. Then by changing the types of surface ligands in the reaction process, we found that oleylamine as a surface ligand was more likely to form a complex of Cs, whose surface structure of the nanocrystals was more stable. After excitation by light, it exhibited better fluorescence intensity at 518 nm. Finally, CsPbX₃ nanocrystals with controllable emission wavelength in visible light were prepared by doping anion halogen elements to change the composition.

Key words: CsPbX₃ nanocrystals; Microwave-assisted thermal method; Temperature rise rate;

Fluorescence properties

目录

第一章引言 1

1.1前言 1

1.2钙钛矿材料简介 2

1.3铯卤化铅纳米晶体的制备 3

1.3.1化学气相沉积法 3

1.3.2溶液法制备 3

1.3.3微波辅助制备法 4

1.4 APbX₃铅卤钙钛矿纳米晶体的光学性质 5

1.5铯卤化铅纳米晶体的荧光性能 6

1.6铯卤化铅纳米晶体的应用 6

1.6.1发光二极管 6

1.6.2太阳能电池 6

1.6.3光电探测器 6

1.7本课题研究的主要目的和内容 7

1.7.1 主要目的 7

1.7.2研究内容 7

第二章实验方法 8

2.1主要原料及试剂 8

2.2主要实验设备 8

2.3微波辅助法制备CsPbBr₃纳米晶 9

2.3.1制备CsPbBr₃纳米晶体 9

2.3.2产物离心与提纯 9

2.3.3 CsPbBr₃纳米晶体的表征测试 9

第三章结果与讨论 11

3.1 CsPbBr₃纳米晶形貌结构 11

3.2 CsPbBr₃纳米晶体的荧光性能分析 14

3.2.1研究表面配体的影响 14

3.2.2研究Cl、I元素掺杂的影响 15

第四章总结 16

参考文献 17

致谢 21

第一章 引言

1.1前言

纳米技术的问世对社会科技发展影响巨大，它是目前科研工作者所采用的最为广泛的技术之一。纳米材料当中的半导体纳米晶体因其尺寸特性，具有独特的物理性质，其在光学、电学等领域目前已经有许多研究成果^[1]。近几十年以来，半导体纳米晶体逐渐被应用到生活与新的研究领域中，如发光二极管、太阳能电池等，且已取得了惊人的成绩^[2,3]。但近几年，又一种新材料的崛起—卤化铅钙钛矿材料，使得传统的半导体纳米材料受到了巨大的挑战。

具有钙钛矿晶体结构ABX₃的材料是一类新崛起的半导体材料。与传统的半导体纳米晶体相比，如II-VI族（CdS、CdSe、CdTe）和III-V（InP和InAs）纳米晶体，ABX₃新型钙钛矿纳米晶体有几个优点。例如，传统半导体纳米晶体的发射对其形状和尺寸高度敏感。这些纳米晶体的尺寸或形状的小改变可能导致其发射峰位置发生大的变化，这使得难以在批次之间以相同的质量制造相同的产品。复杂的反应装置，例如惰性气氛和高反应温度以及繁琐的制备过程对于高质量传统半导体纳米晶体的合成是必需的，导致高成本和工业应用困难。传统半导体纳米晶体的低产量和低产量也阻碍了它们的广泛应用。作为比较，ABX₃钙钛矿纳米晶体的光学性质主要取决于它们的组成而不是尺寸和形状。迄今为止，ABX₃钙钛矿纳米晶体尚未得到很好的研究，但它们正在成为各种应用的更好选择。钙钛矿纳米晶体是可用于照明和显示应用的发光材料，它制备成本低，光致发光量子产率高，发射峰半峰全宽窄，整个可见光谱区域光致辐射可调^[4]。钙钛矿纳米晶体作为传统半导体量子点的一种极具竞争力的替代品，已被成功地用于制备高性能发光二极管^[5-6]。有机−无机杂化钙钛矿(CH₃NH₃PbX₃(X=Cl、Br和I)被用于发光二极管中，其外量子效率超过8%^[7-8]。然而，杂化钙钛矿易受氧气和水分影响，稳定性差^[9,10]。作为一种新兴材料，铯卤化铅由于其优良的性能和潜在的应用而引起人们的关注。所有无机钙钛矿CsPbX₃(X=Cl、Br和I)纳米晶体是一种新的金属卤化物钙钛矿纳米晶体，其稳定性高于杂化钙钛矿^[11-13]。它们具有更好的光物理性能，如组分和尺寸控制的光致发光，高光致发光量子产率，窄的发射峰半峰全宽和短的辐射寿命，接近甚至优于传统的金属-硫系量子点^[14-16]

1.2钙钛矿材料简介

请支付后下载全文，论文总字数：21892字