1、金屬鹵素鈣鈦礦發光材料的制備及其性能研究得益于突出的光電性能 , 包括直接帶隙、帶隙易調節、寬光譜吸收、光吸收 系數大、載流子遷移距離長、熒光發射效率高、發射光譜窄等, 金屬鹵素鈣鈦礦材料近年來成為一類“明星”半導體材料 , 受到材料學家的廣泛關注。它們被廣 泛應用于制備高性能光電器件 , 如太陽能電池、發光二極管、光電探測器和激光 器等, 展現出非凡的應用潛力。但是, 金屬鹵素鈣鈦礦材料是離子型晶體材料 , 對濕度、光照、溫度等環境因 素非常敏感性 , 容易發生晶型改變甚至分解。科研工作者們普遍重視相關器件效 率的提升 , 但是對于提升材料本身的穩定性以及器件穩定性的研究相對較少。此外, 低

2、成本大量合成對這類材料的推廣應用尤為重要。雖然報道的制備方 法繁多, 但仍缺乏有關合成工藝參數對材料特性影響的較為深入的研究。探究金屬鹵素鈣鈦礦的簡單可控合成 , 提高材料穩定性對于這類新型半導體 材料在未來的發展和應用極具意義。本論文圍繞兩個核心問題開展研究工作 , 一 是快速宏量制備金屬鹵素鈣鈦礦發光材料 , 二是提高金屬鹵素鈣鈦礦及其制備的 器件對濕度、空氣、和溫度的穩定性。本論文共有四個章節 ,每章主要內容如下 : 第一章, 首先介紹鈣鈦礦材料的晶 體結構、基本性質、基本分類 , 隨后重點介紹新興的金屬鹵素鈣鈦礦發光材料 , 對此類材料的合成方法、 光電器件應用、 提升材料和器件穩定性

3、策略作了詳實的 梳理, 最后點明了本論文的選題依據和研究內容。 第二章,通過簡單的配體輔助再 沉積法,快速且大量合成有機無機雜化丁胺-溴化鉛鈣鈦礦（C4H9NH3）2PbBr4微 米片和納米帶 , 并對納米帶的生長機理和結構進行了深入的研究。發現鉀離子的調控有利于獲得尺寸均勻的納米帶。 這也是首次報道由簡單溶 液沉積法宏量合成一維（C4H9NH3）2PbBr4納米帶。所制備的納米帶粉末在空氣中穩定存在一個月 , 在紫外燈照射下顯現出明亮 的藍紫色熒光 , 熒光效率高達 16.6%。通過簡單的涂布法 , 該課題組還在柔性基底 電極上構建了（C4H9NH3）2PbBr4納米帶光電探測器，并測試了其

4、光響應性能。研究發現,相對于雜化鈣鈦礦（C4H9NH3）2PbBr4微米片構建的光電探測器, 納米帶光電探測器表現出更高的響應電流和更大的開關比 , 這得益于納米帶所構 筑的具有孔隙的網絡結構 ,更有助于光的散射 ,增加了光的利用率。 同時基于納米 帶的探測器表現出更好的抗彎折性 ,在柔性基底彎曲 1000次后,其響應電流僅降 低 10%。另外, 納米帶探測器在空氣中放置一周后 , 響應電流僅降低 20%,體現其良好 的穩定性。第三章 , 通過簡單的配體輔助再沉積法 , 合成穩定的雙相 CsPbBr3-CsPb2Br5納米晶,并用于提升發光二極管器件的穩定性。在此合成工藝中 , 富含溴化物的環

5、境有利于合成高質量的雙相鈣鈦礦納米晶 , 其熒光量子產率高達92%且發射線寬只有19 nm。更重要的是,與先前報道的單 相CsPbBr3納米晶相比,合成的雙相鈣鈦礦納米晶薄膜在空氣中（濕度30%-55%） 的加熱測試中表現出極高的熱穩定性。即使在200r下進行退火處理，也能保持較高的熒光強度。雙相 CsPbBr3-CsPb2Br5較好的熱穩定性可歸因于 CsPbBr3和 CsPb2Br5之間的界面相 互作用。基于良好的穩定性,我們在空氣中制備CsPbBr3-CsPb2Br5發光層并構造了 發光二極管器件。性能測試顯示其開路電壓僅為2.5 V,最高亮度可達8383 cd m-2.與基于單相CsPbBr3納米晶的發光二極管相比,雙相CsPbBr3-CsPb2B