静水压对立方钙钛矿CsSnX3(X=I, Br, Cl)光电性质的第一性原理探究

全无机无铅卤化物钙钛矿已经成为重要的新一代太阳能电池材料.采用密度泛函理论的第一性原理研究了不同静水压下CsSnX₃(X=I, Br, Cl)材料的晶体结构,电子结构和光学性能,并分析了其内在联系.结果表明施加静水压可使材料中Sn-X键长减小,使原子之间的耦合增强,带隙值减小,且随着卤族元素半径的增大,压力效应越明显;随着压力的增加,材料的吸收系数和复折射率增大,吸收光谱出现红移现象,在可见光区和近红外光区吸收增强.相比CsSnBr₃和CsSnCl₃,CsSnI₃在可见光区吸收最佳且受压力作用影响最小,更适用于钙钛矿太阳能电池材料.     

包含Mn2+离子的钙钛矿材料:合成、发光性质与应用(英文)

锰离子是发光材料家族中最重要的激活剂离子之一。锰离子无论是作为掺杂离子还是作为基质材料,都可以提高卤化物钙钛矿的发光性能。但是合成的驱动力不同,发光稳定性也不同;由于结合能和形成能的改变,热稳定性和环境稳定性也随之改变。锰离子的发光机理相对清晰明了。基质的激子发射和瞬态光导致晶格缺陷引起的自陷态发射也可能参与锰离子的发光机制。在这篇综述中,我们将分析不同类型结构的锰掺杂卤化物钙钛矿和锰基卤化物钙钛矿的发光机理,重点是锰离子的掺杂驱动力和掺杂策略。     

甲基胺溴化铅晶体粉末的温度依赖光致发光

采用稳态光致发光(PL)光谱技术,结合光谱学分析方法,对CH₃NH₃PbBr₃(MAPbBr₃)晶体粉末的功率密度和温度相关的光物理特性进行了研究。在405 nm连续激光激发下,PL发射峰位在560 nm,半高全宽为123 meV。光谱实验结果表明,通过对功率密度与PL强度进行拟合,其斜率为1.10,这很好地证明了单光子吸收的存在。在80～310 K温度范围内,MAPbBr₃晶体粉末的荧光峰位表现出不同的温度依赖行为。随着温度的升高,激子-声子相互作用的增强,峰宽均匀展宽,积分强度逐渐减小。PL发射峰位在80～145 K出现蓝移。在150 K附近PL发射峰出现跳跃,而当温度超过150 K时,光谱的峰位几乎保持不变。这些温度相关的PL行为主要是由于在150 K左右发生了从正交相到四方相的结构相变。此外,从温度相关的PL实验数据拟合得到激子结合能约为49.8 meV和纵向光学声子能量约为60.4 meV。     

量子点、钙钛矿色转换全彩显示应用研究进展

量子点具有色纯度高、发光颜色可调和荧光量子产率高等诸多优良的光电特性,已成为一类非常重要的发光材料,在显示及照明领域都受到了广泛的关注。目前,量子点材料的显示应用主要是基于其光致发光特性,或者说色转换特性,用于提升液晶面板的显示色域、或者与蓝光主动发光器件搭配实现全彩显示。本文首先综述常规量子点(CdSe、InP)在液晶显示方面的应用研究进展,详细阐述了量子点集成到液晶显示器面板中所需要考量的面板架构、光学特性、可靠性、制程工艺等一些关键问题;然后,进一步对量子点色转换主动发光显示应用进行了分析,就如何获得高效色转换、量子点材料图案化以及搭配蓝光发光器件的光学集成问题进行重点关注;最后,针对当前受到广泛关注的钙钛矿材料,就其色转换全彩显示应用研究进展进行了分析。     

全无机钙钛矿CsPbBr3微米棒的变温荧光特性

通过化学气相沉积法(CVD)在云母基底上制备得到CsPbBr_3微米棒,并使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对样品形貌和晶体结构进行表征。采用变温(10～290 K)荧光光谱研究了CsPbBr_3激子发光的温度依赖特性。实验发现,在室温下CsPbBr_3微米棒有两个发光峰,分别为位于2.357 eV、半宽为52 meV的自由激子发光及能量位于2.298 eV、半宽为73 meV的束缚激子发光。从10 K开始,随着温度升高,自由激子的峰位能量单调蓝移,束缚激子的峰位能量在120 K之前单调蓝移,其后趋于平缓。且激子峰半高宽随温度升高而逐渐增大。这种变温荧光特性主要是由于激子和纵向光学声子(LO)的相互作用引起的。本文有助于进一步理解CsPbBr_3光物理特性,对未来高性能光电子器件研究具有指导意义。     

钙钛矿/硅异质结叠层太阳电池:光学模拟的研究进展

近几年,钙钛矿/硅异质结叠层太阳电池发展迅速,效率已经从13.7%提升到29.1%.由于叠层电池器件的制作工艺复杂,而叠层太阳电池中的光学损失对转换效率的影响很大,所以通过光学模拟进而获得高效电池至关重要.本文首先从商业软件和自建模型两方面概述了光学模拟的方法,接着从反射损失和寄生吸收两方面针对光学模拟研究进展进行了总结和分析,最后指出了叠层电池光学模拟过程中需要注意的问题.钙钛矿/硅异质结叠层太阳电池的转换效率极限最高可达40%,具备很大的提升空间,结合模拟工作的研究,叠层电池的发展将会取得更大的进步.     

基于第一性原理的无铅无机钙钛矿Cs3Bi2X9(X=Cl、Br、I)光电性能表面效应研究

用基于第一性原理的密度泛函理论方法,对Cs₃Bi₂X₉(X=Cl、Br、I)的光电特性进行理论计算,并系统阐述这3种晶体的表面效应对光电性能的影响。结果表明,3种材料的光学特性由铋原子和卤素原子最外层p轨道上的价电子主导。在可见光区中,材料的吸收峰会随卤素原子序数的增加呈现红移,其中一维结构的Cs₃Bi₂Cl₉表面结构在光吸收能力上尤为特别且敏感;二维结构的Cs₃Bi₂Br₉光吸收能力会受厚度影响;零维结构的Cs₃Bi₂I₉非常稳定,且几乎不受表面特性和晶体厚度的影响。     

钙钛矿ABX3型材料的结构与性质调控

近年来,钙钛矿太阳能电池由于其效率高、制造成本低、工艺简单等特点受到广泛关注,成为目前太阳能电池领域的研究热点。在钙钛矿太阳能电池中,无机-有机杂化ABX₃材料非常重要。它既作为光吸收材料,同时又作为载流子传输材料,因此它的光电性质直接影响到太阳能电池的效率。本文综述了调控钙钛矿型无机有机金属卤化物ABX₃结构和性质的几种途径。     

基于La1-xSrxMnO3敏感材料的电流型NOx传感器研究

采用喷雾热分解技术制备了NO x传感器敏感材料La1-x Sr x MnO3,以多孔的氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)为固体电解质,设计了一种新型的电流型NO x传感器。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、程序升温脱附仪和X-射线光电子能谱(XPS)仪,表征了La1-x Sr x MnO3粉体的相组成和微观形貌,分析了敏感材料La1-x Sr x MnO3对NO x吸附强度与Mn氧化价态变化机理。在NO x传感器气敏性能测试装置上,利用DJS-292型恒电位仪测试了传感器敏感特性、温度特性、动态响应、抗干扰和稳定性。结果表明,以La0.5Sr0.5MnO3为敏感材料的NO x传感器,在极化电压为#300 mV,NO x浓度为0~1000μL/L时,NO x传感器线性度和灵敏度最大值分别为96.6%和97.1%,承受的温度上限为1200℃。在650℃,浓度从200μL/L转换到500μL/L时,NO x传感器动态响应和恢复时间分别为25 s和15 s。此传感器对CO、SO2、甲醛、乙醛、菲、丙酮和丙烯醛等气体具有良好的抗干扰性能。在汽车上连续使用12个月后,响应电流衰减了8.6%,响应电流正常时间为5个月。