金屬鹵化物鈣鈦礦材料的制備及其發(fā)光器件研究

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1、—————————————————————金屬鹵化物鈣鈦礦材料的制備及其發(fā)光器件研究—————————————————————StudyonthePreparationofMetalHalidePerovskitesandtheLightEmittingDevices————————————作者姓名：莊仕偉專業(yè)名稱：微電子學(xué)與固體電子學(xué)研究方向：半導(dǎo)體光電子學(xué)指導(dǎo)教師：張寶林教授學(xué)位類別：理學(xué)博士培養(yǎng)單位：電子科學(xué)與工程學(xué)院論文答辯日期：2018年05月30日授予學(xué)位日期：年月日答辯委員會(huì)組成：姓名職稱工作單位主席：宋航研究員中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所委員：黎大兵研究員中國科學(xué)院長

2、春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所繆國慶研究員中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所劉星元研究員中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所徐海陽教授東北師范大學(xué)杜國同教授吉林大學(xué)張?jiān)礉淌诩执髮W(xué)未經(jīng)本論文作者的書面授權(quán)，依法收存和保管本論文書面版本、電子版本的任何單位和個(gè)人，均不得對(duì)本論文的全部或部分內(nèi)容進(jìn)行任何形式的復(fù)制、修改、發(fā)行、出租、改編等有礙作者著作權(quán)的商業(yè)性使用（但純學(xué)術(shù)性使用不在此限）。否則，應(yīng)承擔(dān)侵權(quán)的法律責(zé)任。吉林大學(xué)博士(或碩士)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交學(xué)位論文，是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人

3、或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：日期：年月日《中國優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》投稿聲明研究生院：本人同意《中國優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》出版章程的內(nèi)容，愿意將本人的學(xué)位論文委托研究生院向中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社的《中國優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》投稿，希望《中國優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》給予出版，并同意在《中國博碩士學(xué)位論文評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫》和CNKI系列數(shù)據(jù)庫中使用，同意按章程規(guī)定享受相關(guān)權(quán)益。論文級(jí)別：□碩士?博士學(xué)科專業(yè)：微電子學(xué)與固體電子學(xué)論文題目

4、：金屬鹵化物鈣鈦礦材料的制備及其發(fā)光器件研究作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：年月日作者聯(lián)系地址（郵編）：長春市前進(jìn)大街2699號(hào)唐敖慶樓D441室（130012）作者聯(lián)系電話：0431-85168241-8113摘要近年來，金屬鹵化物鈣鈦礦材料因其優(yōu)異的光電性能，如直接可調(diào)的帶隙，良好的載流子傳輸特性，高的轉(zhuǎn)換效率等，已經(jīng)成為了光電領(lǐng)域的明星材料之一?；阝}鈦礦材料的發(fā)光器件相對(duì)于其他發(fā)光器件有高的發(fā)光色純度，低廉的成本以及簡單的制備工藝等優(yōu)點(diǎn)，具有巨大的市場應(yīng)用潛力。然而，相對(duì)鈣鈦礦材料繁雜多樣的制備方法，相應(yīng)的制備參數(shù)對(duì)材料的特性影響這樣基礎(chǔ)和系統(tǒng)的研究報(bào)道比較少見；另外，鈣鈦礦發(fā)光器件中一般都含

5、有有機(jī)組分，導(dǎo)致其發(fā)光穩(wěn)定性差，嚴(yán)重阻礙了器件實(shí)用化的道路。針對(duì)以上鈣鈦礦研究中的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題，本文基于有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦材料和無機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦材料兩方面，深入研究鈣鈦礦材料的一步法和兩步法制備，揭示了工藝參數(shù)對(duì)鈣鈦礦材料的表面形貌、結(jié)晶質(zhì)量和光學(xué)特性的影響規(guī)律并且采用變溫PL技術(shù)研究材料的光電特性；詳細(xì)研究了鈣鈦礦器件中傳輸層材料的制備和優(yōu)化；基于器件不同的發(fā)光薄膜和發(fā)光結(jié)構(gòu)，制備了三種類型的鈣鈦礦LED，研究其器件發(fā)光特性，闡述器件的發(fā)光機(jī)理，深入分析器件的工作穩(wěn)定性。具體的研究內(nèi)容如下：1、分別采用一步法和兩步法制備CH3NH3PbBr3。一步法中，改變?nèi)芤旱男克俣?、退火時(shí)間、

6、退火溫度等因素，兩步法中的旋涂-浸泡法中，改變溴化鉛層的旋涂速度、浸泡溫度和時(shí)間等因素，旋涂-旋涂法中，改變MABr旋涂速度和退火時(shí)間等因素，研究工藝條件對(duì)CH3NH3PbBr3表面形貌、光學(xué)和結(jié)晶特性的影響。2、采用蒸發(fā)-浸泡法和蒸發(fā)-蒸發(fā)法制備CsPbBr3。蒸發(fā)-浸泡法中，改變溴化鉛蒸發(fā)速率和浸泡時(shí)間，在蒸發(fā)-蒸發(fā)法中，改變溴化鉛和溴化銫蒸發(fā)順序，退火氣氛和溫度等，研究了不同工藝條件對(duì)CsPbBr3表面形貌、光學(xué)和結(jié)晶特性的影響。3、在MOCVD技術(shù)生長的ZnO納米棒襯底上，采用蒸發(fā)-浸泡方法制備出CH3NH3PbI3?XClX材料。研究了鈣鈦礦層的表面形貌和室溫光學(xué)特性，對(duì)樣品進(jìn)行變溫

7、PL測試，詳細(xì)分析結(jié)果，擬合計(jì)算出其對(duì)應(yīng)的激子束縛能為77.6±10.9ImeV，光學(xué)聲子的能量為38.8±2.5meV，溫度系數(shù)為0.25±0.005meV/K。4、制備并優(yōu)化鈣鈦礦LED傳輸層ZnO、NiO和Al2O3。采用磁控濺射技術(shù)，改變?yōu)R射功率、壓強(qiáng)和氬氧比來優(yōu)化三種材料特性。研究表明，濺射薄膜形貌主要受高能粒子轟擊和粒子間碰撞影響，電學(xué)特性主要受濺射工藝對(duì)鎳空位或鋰并入多少的影響。5、