【摘 要】
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钙钛矿纳米晶是最近十几年能源、光电与材料等领域最热门的研究对象。钙钛矿纳米晶的制备过程简易,可以通过简单的溶液法制备,并且具有强的光学吸收,高辐射复合率,带隙可调,载流子扩散长度长等优异的光电性能。这些优势使其在太阳能电池,发光二极管,激光器,探测器等领域取得了很大的研究进展。但由于这些钙钛矿纳米晶有着严重的稳定性问题,对环境因素极其敏感,温度,湿度,氧气,光照等等条件都会使钙钛矿纳米晶材料的性质
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钙钛矿纳米晶是最近十几年能源、光电与材料等领域最热门的研究对象。钙钛矿纳米晶的制备过程简易,可以通过简单的溶液法制备,并且具有强的光学吸收,高辐射复合率,带隙可调,载流子扩散长度长等优异的光电性能。这些优势使其在太阳能电池,发光二极管,激光器,探测器等领域取得了很大的研究进展。但由于这些钙钛矿纳米晶有着严重的稳定性问题,对环境因素极其敏感,温度,湿度,氧气,光照等等条件都会使钙钛矿纳米晶材料的性质产生变化,并影响由其组成器件的性能,是阻碍其工业化生产的一个重要因素。许多环境因素都可以通过封装等手段来规避,但是光照却始终是钙钛矿纳米晶材料无法规避的环境因素。因此研究钙钛矿纳米晶材料在光照下的性质变化对于更好的理解与设计钙钛矿纳米晶材料有着重要的意义。本文以全无机卤素钙钛矿纳米晶为主要研究对象,借助自己搭建的光学装置,来研究与解释该材料在激光照射下的性质变化。得出的主要结论如下:(1)在经过激光处理后,钙钛矿纳米晶的荧光性质发生了很大的变化,其荧光强度和荧光寿命都表现出增强的趋势。在本文实验环境下,当使用的激光能量为90 m W时,经过激光处理的钙钛矿纳米晶的荧光强度和荧光寿命提升的最大,均提升了3倍左右。并证明了钙钛矿纳米晶荧光性质的提升是由于在光的诱导下,钙钛矿纳米晶发生了表面缺陷的钝化,使得自身非辐射复合被抑制,辐射的复合概率提升,且空气中的水分促进了这一过程。(2)在经过较长时间的激光处理后,钙钛矿纳米晶在有机溶剂中的“溶解性”发生了变化。经过激光处理的钙钛矿纳米晶不再“溶解”于有机溶剂中而未经过激光处理的钙钛矿纳米晶依旧“溶解”于有机溶剂中。引起这一变化的原因主要是激光处理过程中钙钛矿纳米晶表面的配体被去除。并对引起钙钛矿纳米晶“溶解性”变化的主要参数进行了探究,发现对其影响最大的参数为激光扫描速度,其次为薄膜距聚焦物镜焦点距离(Z),影响最小的参数为激光能量。并通过该性质开发出一种全新的图案化钙钛矿纳米晶的技术,在为Z=0 mm,激光扫描速度为0.1 mm/s,激光能量为50 m W时,所取得的图案化效果最佳,图案分辨率最高。(3)在经过较长时间激光处理后,钙钛矿纳米晶的阴离子交换性质被抑制,未经过激光处理的钙钛矿纳米晶在固-气界面发生了70 nm左右的蓝移,而经过激光处理的钙钛矿纳米晶在固-气界面仅发生了20 nm左右的蓝移。经过激光处理的钙钛矿纳米晶在固-液界面仅发生5 nm以内的偏移,这也远低于未经过激光处理的钙钛矿纳米晶在固-液界面发生的偏移。产生这一抑制现象的原因主要在于钙钛矿纳米晶中的缺陷减少,使得阴离子无法轻易的在纳米晶中移动。并且利用这一性质的变化开发了将两种颜色的钙钛矿纳米晶在同一基底上指定区域图案化的技术。
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