论文部分内容阅读
全无机铅卤钙钛矿材料由于其较高的光吸收能力、长载流子寿命和扩散长度、优异的电荷转移特征和较强的缺陷容忍度等性质而得到了国内外科学家的广泛关注。但基于全无机铅卤钙钛矿的光电器件在稳定性方面的不足仍然限制了其在未来器件中的应用。离子掺杂技术是半导体材料改性的重要手段。通过引入杂质离子,可以对材料的光、电、磁等性质进行有效调控。离子掺杂技术在调控卤化物钙钛矿的光学性质方面受到了广泛的关注。近年来,多种金属离子掺杂的铅卤钙钛矿被合成,并在改善其光电性能、提高稳定性方面发面发挥了巨大的作用。有鉴于此,本文大量调研文献的基础上,利用一步化学气相沉积法实现了稀土元素掺杂全无机铅卤钙钛矿的可控制备,并系统研究了稀土离子的掺入对钙钛矿本体光学性质的影响。主要代表性研究成果归纳如下:1.通过一步化学气相沉积法合成了几种稀土离子掺杂的全无机铅卤钙钛矿。首先,通过微观结构表征和密度泛函理论计算,证明了稀土离子倾向于替代铅离子形成替位掺杂,掺杂过程将导致大量空位缺陷的形成。并且通过总结离子掺杂的一些普适性的机理,这将会促进其他离子掺杂的研究,这为后续实验设计、材料合成和光学性质调控提供了重要的基础。2.其次,本文从物理机制上对掺杂诱导自陷激子的形成进行研究,阐明了大斯托克斯位移以及宽发射谱形成的物理机制。离子掺杂全无机铅卤钙钛矿将导致晶格畸变并引入更多的缺陷,从而产生局部势阱,引发激子的局域化,并进一步引起杂质周围的晶格变形以形成自陷激子。最后,本文进一步分析了目前掺杂存在的一些问题和挑战,并对其未来发展做出展望。