溶液法CH3NH3PbCl3单晶的生长与性能研究

分别采用蒸发结晶法和逆温结晶法生长尺寸约为4 mm′3 mm′3 mm的CH_3NH_3PbCl_3单晶。对两种方法生长的单晶粉体的XRD分析结果显示,单晶具有立方晶系结构,其晶格常数分别为0.56833、0.56891 nm。实验测量了CH_3NH_3PbCl_3单晶的红外光谱(FT-IR)和拉曼光谱,并对谱峰进行了指认;使用UV-VIS-NIR分光光度计、荧光光度计对CH_3NH_3PbCl_3单晶的光学性能进行了测试。结果表明:CH_3NH_3PbCl_3晶体的吸收边约为423 nm,光致发光峰为433 nm,带隙值为2.97 e V,与CH_3NH_3PbCl_3薄膜的光学特性相比,CH_3NH_3PbCl_3单晶更具潜在的应用前景。最后,结合第一性原理研究了CH_3NH_3PbCl_3晶体的能带结构,计算得出带隙值2.428 e V,与实验值吻合较好。

大尺寸高质量CH_(3)NH_(3)PbCl_(3)钙钛矿单晶的生长机理、相转变与光学性能

在传统逆温差结晶法基础上,通过引入高质量籽晶,采用籽晶诱导逆温差结晶法生长出尺寸为11mm×11mm×2mm的CH_(3)NH_(3)PbCl_(3)钙钛矿单晶.X射线衍射和Rietveld精修结果表明,室温下CH3NH3PbCl3单晶是立方相,其空间群为Pm3m,晶格常数a=0.56877 nm.偏光显微镜研究结果表明,CH3NH3PbCl3单晶的生长机理遵循光滑界面的台阶横向长大机制,并沿着台阶的外法线方向长大.变温拉曼光谱研究表明CH3NH3PbCl3单晶在温度160 K发生了正交-四方相转变,但四方相结构不稳定,存在的温度区间非常狭窄,故再次转变为立方相(Pm3m).紫外-可见-近红外吸收光谱和光致发光谱研究表明,CH_(3)NH_(3)PbCl_(3)单晶的吸收截止边约在波长442 nm,光致发光峰为450 nm,通过拟合计算得到其带隙值约为2.93 eV,稍大于第一性原理计算的理论带隙值(2.55 eV),分析认为这与籽晶的引入有关,因为籽晶作为异质形核的核心被引入晶体生长过程中,使晶格对称性下降,引起CH_(3)NH_(3)PbCl_(3)带隙增大.

基于Se和有机无机钙钛矿异质结的宽光谱光电探测器制备及其光电特性研究

针对目前高效、稳定的p型掺杂一直较难实现的问题,本文采用化学气相沉积方法制备出了高结晶质量的p型半导体材料Se微米线。同时,还制备出了基于单根Se微米线的光电探测器,其在紫外和可见光波段有较宽的响应范围,响应截止边为675 nm。该器件在5 V偏压下的峰值响应度可达2.8 mA/W(600 nm)。在此基础上,利用p型Se微米线与钙钛矿材料CH3NH3PbC l3制备了p-n结型器件,与单根Se微米线光电探测器相比,响应时间和响应度都有明显提升,尤其是异质结的响应度比纯Se微米线提高了850%。这一研究结果说明本文制备的有机无机复合结构p-n结非常有望应用到高性能光电探测器中。