CsPbCl3/CsPbI3钙钛矿纳米线异质结构的磁牵引移动源化学气相沉积法制备与光学性质研究

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低维半导体纳米材料在新型纳米科技光电器件中扮演着重要角色。对于低维半导体材料来说,很多因素都会影响其材料本身的物理性质,如半导体材料吸收发光效率、载流子寿命以及载流子迁移率等等,进而会影响光电器件的工作性能。由于自然界中天然的半导体种类有限,传统半导体合成费用高、材料物理尺寸大以及带隙局限性问题严重影响了纳米材料大面积集成与光电器件的发展。全无机卤化物钙钛矿因其带隙可调、发光效率高和稳定性好而备受关注,在本论文中,我们报道了一种新开发的磁牵引移动源化学气相沉积方法,制备出高结晶质量的Cs Pb Cl3/Cs Pb I3轴向钙钛矿单异质结纳米线和多异质结构纳米线。带隙调控通过传统的外延生长技术、尺寸效应和合金化等手段来实现,但由于其成本较高和使用范围有限,不利于大规模生产。常规的化学气相沉积法(CVD),也是生长纳米材料的一种重要的方法,由于其成本低廉、易操作、产率高以及可大规模生产,引起了研究人员的广泛关注。但是,由于在高温情况下,材料蒸汽不可控、组分单一、生长过程无法监控等困难,无法生长多组分材料异质结,导致传统的CVD方法在一维半导体异质结生长方向存在很大挑战。本论文对现有技术的不足,开创性的提供了磁牵引移动源化学气相沉积法,成功合成了长度为10-30微米,异质结处直径300-700纳米的Cs Pb Cl3/Cs Pb I3单异质结结构纳米线与多异质结结构纳米线。通过对单异质结结构性质表征分析表明,这些纳米线结构是带有突变异质结的结晶。对于光学性质而言,异质结处光致发光光谱(Photoluminescence,PL)与光学mapping可知,其存在两个发光峰值,分别在417纳米(紫光)和698纳米(红光)处,实现单根纳米线双波长光致发光,进一步证明了形成了独特异质结构。此外,在聚焦激光照射下,单异质结Cs Pb Cl3/Cs Pb I3的非对称波导行为线清晰可见,之后,我们利用该结构制备了单根双波长激光器,并成功实现了蓝、红两种波长(425.5纳米和687.4纳米)的发射。对于多异质结纳米线而言,我们在退火后的M面蓝宝石上实现了大规模阵列化导向生长,实现了对多异质结纳米线方向的可控性。对纳米线上合成单异质结构或多异质结结构的能力代表了向高集成光电子电路和纳米光子学迈出的重要一步,为之后集成光子芯片研发奠定了重要基础。
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