还原氧化石墨烯与CsPbBr3复合材料的光学性质研究

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钙钛矿因其带隙可调使其具备优异的光电性能,从而成为良好的发光材料。又因制作成本低等特点在商业界广受欢迎。但由于制作的影响导致量子产率相对低,所以钙钛矿在应用方面存在一定的局限性。表面缺陷是导致量子产量低的原因,研究发现还原氧化石墨烯可直接复合,通过所发射的光在还原氧化石墨烯表面形成表面等离激元共振,从而可提高量子产率。本文采取热注入法来完成本文有关钙钛矿材料的制备。对钙钛矿材料进行表征发现,钙钛矿量子点尺寸在12 nm左右,呈立方体形状。还原氧化石墨烯因结构稳定、高导热性能、高导电性能、高电子迁移速率和高表面积等优点,快速成为物理、化学、生物等领域研究的热点。还原氧化石墨烯的复合材料在研究中具有极大发展潜能,在某些材料中,加入微量的还原氧化石墨烯可提高其原有的性质。采用哈默法来制备还原氧化石墨烯,可以去除钙钛矿表面的缺陷,进而可提高钙钛的量子产率。本文主要研究通过原位溶液反应将Cs Pb Br3钙钛矿量子点(Pe QD)掺入还原氧化石墨烯(RGO)纳米薄片中,构成Cs Pb Br3量子点/还原氧化石墨烯(Pe QD/RGO)复合材料。研究发现,通过改变RGO的量,PLQY可以从46%到69%。PL衰变分析表明,随着还原氧化石墨烯用量的增加,其辐射衰变速率和电荷转移速度加快。椭圆偏振的数据可以用双洛伦兹振子模型来描述,结果表明,RGO的量对复合材料的折射率和消光系数有一定的影响。对Pe QD/RGO的电场分布进行了数值模拟,结果表明,RGO纳米片表面的表面等离子体共振增加了Cs Pb Br3量子点周围的局部电场。这些结果表明,Pe QD/RGO复合材料可以用来制作高效发光器件。因此将其作为发光层来研究量子点发光二极管(QLED)。QLED主要优点在于稳定性好,色度高,发光效率高、通过调节量子点尺寸可以实现多种颜色等。实验室制备器件的结构为:ITO/PEDOT:PSS(40 nm)/Poly-TPD(10 nm)/Cs Pb Br3QDs(30 nm)/TPBi(40 nm)/Al(100nm)。在制作该器件的空穴注入层、空穴传输层和发光层时采用旋涂法。而制备电子注入层、Al电极时采用蒸镀的方法。最后成功点亮了QLED,但在制作工艺上有待提高。不过这些研究对以后器件的制备以及发光效率的提高奠定了一定的基础。为了将还原氧化石墨烯的性能研究透彻,首先制备了4种不同还原度的氧化石墨烯,然后将其与钙钛矿复合,最后研究了复合材料的三阶非线性。而三阶非线性光学作为光学研究的重点,成为探索光学材料的一大重要的指标。研究发现石墨烯具备很好的非线性,其非线性吸收呈饱和吸收,而氧化石墨烯的非线性吸收呈反饱和吸收,随着氧化石墨烯表面的官能团越来越少,其非线性吸收的谷包越来越浅最后变成峰。本文主要研究了不同还原度的氧化石墨烯与钙钛矿复合后的非线性吸收,研究发现了纯钙钛矿的非线性吸收呈反饱和吸收,随着添加氨水和水合肼的量的增加,复合材料的非线性谷包越来越浅,这说明还原氧化石墨烯越来越接近石墨烯。这一研究对根据实际的应用选择合适还原度的石墨烯材料做了很好的理论意义。
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