基于溶液法制备卤化铅钙钛矿的直接型辐射探测器研究进展

X射线和γ射线探测在医学成像、安防检查、国土安全、无损检测等各个领域得到广泛应用,钙钛矿材料具有高辐射吸收系数、高载流子迁移率-寿命乘积、特殊的缺陷容忍特性而成为辐射探测器件优异的候选材料。溶液法在制备钙钛矿材料方面具有显著的优势,溶液法的成本较低,能在低温或环境条件下制备,更易推行工业化生产,是未来优化材料体系,制备高质量、大尺寸晶体材料的关键技术。本文从溶液法制备卤化铅钙钛矿材料的角度出发,分析晶体生长及材料组成对辐射探测性能的影响,重点介绍从优化晶体生长质量和器件结构设计等方面提升辐射探测性能,最后总结钙钛矿材料在辐射探测领域面临的挑战,并展望了未来研究的发展方向,期望为钙钛矿材料在辐射探测领域走向工业化提供参考。

金属卤化铅钙钛矿可见光催化研究进展

由化石能源消耗所引发的能源危机与环境污染,已成为了人类社会可持续发展亟待解决的一个首要问题。可见光催化技术利用太阳光为能源,通过光解水制氢、CO_(2)还原、污染物降解等过程为从根本上解决上述问题提供了一个有效途径,对可持续发展战略具有重要意义。金属卤化铅钙钛矿(lead metal halide perovskite,LMHP)型光催化剂因其多样的晶体结构、合适的禁带宽度及丰富的空位,表现出优异的光电性能,为实现光催化剂的性能调控提供了多种手段,成为了当前的一个研究热点。近年来,金属卤化铅钙钛矿的研究与应用发展非常迅速,特别是在太阳能驱动的应用中,取得了一系列成果。详细综述了金属卤化铅钙钛矿型光催化材料在可见光催化能源开发和环境污染治理领域的研究进展,为进一步开发环保高效的光催化剂新材料提供新的思路。

卤化铅钙钛矿材料在光催化领域的研究综述

卤化铅钙钛矿材料凭借其独特的光电性质,在太阳能电池、光催化、光电二极管、光电探测器等方面得到了广泛的应用。对卤化铅钙钛矿材料在光催化领域的研究进展进行综述。首先介绍了卤化铅钙钛矿的结构、性质及材料的制备方法;其次梳理了近几年卤化铅钙钛矿材料作为催化剂在光催化降解有机物、CO2还原及光催化制氢方面的应用进展;最后对卤化铅钙钛矿材料在光催化领域的发展前景进行了展望。

稀土掺杂卤化铅钙钛矿的制备、性能与辐射探测器

近年来卤化铅钙钛矿由于优异的半导体特性,在光伏器件、光电探测器等领域展现了优异的性能,成为材料科学的研究热点。稀土元素掺杂卤化铅钙钛矿是改善其性能的一种有效途径。本文从材料制备、掺杂结构与性能、辐射探测器等方面综述了稀土掺杂卤化铅钙钛矿的最新研究进展。稀土掺杂引入了新的发光中心和能级,产生新的发光特性、提高了钙钛矿晶体的结晶度和半导体性能。因此,稀土掺杂可以进一步提高卤化铅钙钛矿辐射探测器的性能。

铅基卤化物钙钛矿纳米晶掺杂研究进展

铅基卤化物钙钛矿CsPbX_(3)(X=Cl,Br,I)半导体纳米晶由于具有窄半峰宽、可调发射波长、高荧光量子产率等优异的光电特性,在发光二极管、激光器、太阳能电池等领域有很广阔的应用前景。通过化学掺杂的方法将掺杂原子引入到钙钛矿纳米晶中,可以改变纳米晶的光电性质,包括带隙宽度、光致发光强度、荧光量子产率和稳定性,掺杂原子种类和浓度也会影响钙钛矿纳米晶的电子能带结构和荧光特性,因此针对钙钛矿纳米晶的掺杂成为了近年来的研究热点。ABX_(3)型纳米晶的A/B/X位均可被杂质原子取代,研究发现,B位掺杂对纳米晶性质的影响更为明显,综述了铅基卤化物钙钛矿纳米晶的B位掺杂方法、机理及对其结构和光电性能的影响,掺杂元素主要包括Mn,Ln,Sn和碱土金属等。掺杂上述离子可有效改善钙钛矿纳米晶光学性能和稳定性,并进一步推动其实际应用。

稀土掺杂铅卤钙钛矿发光、光电材料与器件研究进展

铅卤化物钙钛矿作为一类新兴的光电子材料表现出了卓越的光学、电学性能,在太阳能电池、发光二极管、光电探测器以及激光等领域产生了广泛而重要的应用,引起万众瞩目。稀土是元素周期表里一类特殊材料,从57号到71号元素,具有4f^(n)和4f^(n-1)5d电子组态。如果将稀土和钙钛矿材料以及器件相结合,会孕育出怎样的新生儿呢?本文旨在结合作者在相关领域开展的工作及取得的经验,简单梳理该领域近年来取得的进展,剖析未来所面临的问题和挑战。本文不以总结纷繁复杂的个性化现象为要扼,而以探讨具有普遍意义的共性问题为宗旨。在资料选取上,或许失之偏颇,有严重的“王婆卖瓜”之嫌,请读者慎思明辨。

稀土镥离子掺杂甲胺氯化铅钙钛矿单晶的生长与表征

近年来,卤化铅钙钛矿由于其光电性能优异,在光伏电池、光电传感器、发光二极管等领域展现了广泛应用,成为了材料领域的研究热点。稀土掺杂被证实可以调节钙钛矿多晶薄膜和纳米晶的半导体光电性能,但稀土离子掺杂单晶报道较少。这里,我们利用逆温结晶法合成了稀土镥离子掺杂甲胺氯化铅钙钛矿单晶。粉末X射线衍射证明镥离子掺杂甲胺氯化铅钙钛矿单晶高的结晶度,稀土掺杂导致衍射峰向高角度偏移了0.02度。X射线光电子能谱结果表明稀土Lu离子掺杂后,观察到来自Lu元素的谱峰,Pb2+4f的峰值向低能量方向移动,说明稀土镥离子进入到了晶格。通过紫外可见漫反射光谱以及X射线光电子能谱表征其带隙宽度、导带底和价带顶,表明稀土Lu掺杂可以调节甲胺氯化铅钙钛矿单晶的半导体能带。

铯铅卤化物钙钛矿型平面异质结LED的应用与发展

由于优异的光电性能与环境稳定性,全无机铯铅卤化物CsPbX_3(X=Cl, Br, I)钙钛矿材料自2015年起逐渐成为光电领域的研究热点,在诸多电子、光电子器件的应用研究中取得了突破性进展,受到了科学界的广泛关注。本综述结合铯铅卤化物钙钛矿型平面异质结LED的最新研究进展,对器件的结构及其工作原理进行扼要的介绍,并着重从提高LED器件发光性能和工作稳定性方面进行优化策略的归类与总结,最后就稳定高效的无机钙钛矿型平面异质结LED的发展趋势进行了展望。

卤化物钙钛矿激光防护特性研究进展

激光防护材料可以保护目标物体或人眼免于激光伤害,是激光防护领域的研究热点,基于非线性光学原理的防护体系是激光防护领域的重要发展方向。钙钛矿是一类优异的半导体材料,其制备工艺简单、成本低廉,具有突出的非线性响应和三阶非线性系数,在激光防护领域具有广泛的应用前景。针对光电探测器对激光防护材料的需求,首先讨论了钙钛矿材料在光电探测器激光防护应用方面的优势,随后从含铅卤化物钙钛矿和无铅卤化物钙钛矿两方面整理归纳了其在非线性光学特性和近年激光防护特性方面的研究进展,对比了其优缺点。最后,对卤化物钙钛矿材料在光电探测器激光防护应用中存在的问题及未来发展趋势进行了总结与展望。

铅卤钙钛矿纳米晶的电致化学发光

卤化铅钙钛矿纳米晶体(Lead halide perovskites nanocrystals,LHP NCs)具有高摩尔吸光度系数、晶格缺陷高容忍度、超高载流子迁移率和窄发射半峰宽等优良特性,其研究在光伏和光电子领域得到了广泛的重视,而LHP NCs优良的光电特性也使之在分析传感领域受到关注。近年来,国内外相继发表了多篇综述文章,包括LHP NCs的合成、提高LHP NCs材料稳定性的方法及其在太阳能电池、LED、激光、光催化等方面的应用。然而,目前LHP NCs在传感领域,特别在电致化学发光(Electrochemiluminescence,ECL)方面的研究和应用,还缺乏比较系统的综述。该文综述了LHP NCs的ECL研究及其应用情况,讨论了LHP NCs ECL相关研究中存在的问题和面临的挑战,以期增加读者对LHP NCs ECL研究现状和未来发展趋势的了解。

有机无机钙钛矿薄膜的间歇式退火和光电性能

为了改进空气环境条件下有机无机钙钛矿薄膜的制备工艺,开发了一种间歇式退火(intermittent annealing,IA)方法,以制备高质量无针孔的钙钛矿薄膜,优化光电性能.采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射谱(X-ray diffraction,XRD)、紫外可见吸收(ultraviolet-visible,UV-Vis)光谱、光致发光(photoluminescence,PL)光谱等表征,系统比较了在空气环境条件下反溶剂一步法旋涂制备钙钛矿薄膜工艺中,普通退火(traditional annealing,TA)方法和间歇式退火方法处理得到的卤化铅甲胺有机钙钛矿薄膜的形貌、结构和光电性能.结果表明,对于MAPbI_3、MAPbIBr_2和MAPbI_2Br钙钛矿材料,采用间歇式退火方法制备的薄膜均匀致密无针孔,晶粒尺寸显著增大,薄膜结晶性提高,在可见光范围内光吸收能力更强.在空气环境下所得间歇式退火制备的MAPbI_3太阳能电池器件在AM 1. 5的模拟太阳光下,光电转换效率可达11. 5%(有效面积0. 24 cm^2),而在空气环境下以普通退火方法制备的器件的光电转换效率为8. 9%,间歇式退火样品的光电转换效率有大幅度提高.

锡基钙钛矿的研究进展及其在发光二极管中的应用

卤化铅钙钛矿由于具有高吸收系数、高载流子迁移率、高缺陷容忍度和高光致发光效率等优越的光电子性能,近年来引起了人们的广泛关注.然而,可能阻碍其商业应用的关键是铅元素的存在引起的毒性问题.为了解决这一毒性问题,谨慎而有策略地用其他无毒候选元素替代Pb2+是一个很有前途的方向.锡具有和铅相似的结构和性质,是目前最有希望替代铅的元素,这也引起了研究者们广泛的兴趣及进一步的研究.本文综述了近年来锡基钙钛矿的研究进展及其在发光二极管中的应用.首先,介绍了一些适合应用于发光二极管的锡基钙钛矿材料的合成方法.然后,分析了不同价态下锡基钙钛矿的晶体结构和光电性质.在此基础上讨论了锡基钙钛矿材料在发光器件中的应用,并总结了提高锡基钙钛矿性能的一些措施.最后提出了锡基钙钛矿当前遇到的重大挑战,并提出了可能的解决方案,有助于实现高性能锡基卤化物钙钛矿发光二极管.基于这篇综述,以期对锡基卤化物材料及其在发光二极管中的应用有深入了解,进而推动锡基钙钛矿发光二极管的发展.

温度相关的CsPbBr_(3)纳米晶瞬态光电导响应研究

近年来,全无机铯铅卤化钙钛矿CsPbX_(3)(X=Cl,Br,I)纳米晶(NCs)材料因具有长载流子寿命、强光吸收、低成本制造和带隙可调性等独特的性能已成为研究的热点,但专注于CsPbBr_(3)纳米晶瞬态光电导的相关研究却很少。本工作通过配体辅助再沉淀法制备了CsPbBr_(3)纳米晶体,并改进了光电导薄膜样品的制样方法和真空瞬态光电导测试装置,研究了不同温度和不同激发功率对CsPbBr_(3)纳米晶瞬态光电导的影响。不同温度的瞬态光电导实验结果表明,在133~273 K温度范围内,光生电流衰减速率随着温度增加而逐渐减小,而在273~373 K温度范围内,光生电流衰减速率随着温度升高而逐渐增大。不同激发功率的瞬态光电导实验表明,激发功率从200 mW逐渐增大到1000 mW时,光生电流衰减速率增大。本工作的研究方法为研究光激发光生载流子的动力学相关行为提供了一个的新思路。

无铅卤化物钙钛矿可见光催化研究进展

在光催化剂上以太阳光为驱动的催化反应是目前太阳能转化和利用的一个有效途径,对解决当前日益严重的环境和能源问题具有重要作用。光催化技术的核心是开发新型光催化剂材料以实现对太阳能的高效利用。卤化铅钙钛矿材料作为一种光电性能优异的半导体材料已经被开创性地应用于光催化领域中,但其差的环境稳定性和元素毒性限制了其未来的发展。以Sn基、Ge基、Bi基和部分过渡金属为主的无铅卤化物钙钛矿有着无毒、带隙可调等优势,有望成为替代铅基卤化物钙钛矿的候选材料。本综述在介绍无铅卤化物钙钛矿结构性质的基础上,总结了不同种类无铅卤化物钙钛矿在光催化领域的应用及性能特性与制备方法,重点阐述了其光催化性能优化策略及环境稳定性的改性方案,最后对无铅卤化物钙钛矿在光催化水解制氢、CO_(2)还原与有机污染物降解等方面的应用进行了展望,并提出了其光催化应用方面的前景与挑战。