CsPbxSn1-xBr3/a-ZrP复合材料的光学性能及其在白色发光二极管中的应用

钙钛矿量子点(PQDs)由于具有高量子效率、可调节带隙、高色纯度及低成本等优点,在光电领域具有良好的应用前景。然而,其较差的稳定性阻碍了钙钛矿量子点的应用。本文在室温条件下合成了CsPb_xSn_1-xBr₃/a-ZrPPQDs,与传统CsPbBr₃PQDs对比,具有更好的光学性能及稳定性。由于a-ZrP对于Pb²⁺选择吸附性的固有特性以及与Cs⁺离子交换的能力,促进了量子点在a-ZrP表面的吸附锚定。因此,合成的CsPb_xSn_1-xBr₃/a-ZrPPQDs具有更高的激子结合能和更强的环境稳定性。该复合材料为生产稳定高效的钙钛矿量子点提供了一种可行的方法,并表明CsPb_xSn_1-xBr₃/a-ZrPPQDs是一种高效的下转换荧光材料,可用于高效发光二极管的制备。     

La1.6(MoO4)3:Eu0.43+纳米晶合成及发光特性

采用燃烧法合成了La_1.6(MoO₄)₃:Eu_0.4³⁺纳米晶末,研究了其声子-掺杂-晶格相互作用和发光性质.X射线粉末衍射(XRD)分析表明,在500~900 ℃退火后,La_1.6(MoO₄)₃:Eu_0.4³⁺样品为单一晶相.对样品进行了光致发光(PL)测量,激发Mo⁶⁺-O^2-电荷迁移带,观察到Eu³⁺的系列发光,表明Mo⁶⁺-O^2-带和Eu³⁺间存在能量传递,中心波长分别在λ₁=469 nm和λ₂=426 nm处的两个one-phonon边带,相应的声子能量分别为767和1202 cm^-1,分别对应于 Mo=O 和Mo-O-Mo伸缩振动.同时,计算了两个局域模电子-声子耦合强度的黄昆因子分别为S₁=0.055和S₂=0.037,为揭示其三价离子高传导特性及其负热膨胀物理特性提供了实验基础.     

铯掺杂提升反梯度结构二维(CMA)2MA8Pb9I28钙钛矿薄膜及太阳电池的性能

相对于3D钙钛矿材料,二维(2D)有机-无机杂化钙钛矿材料具有更好的稳定性.然而由于载流子输运性差, 2D钙钛矿太阳电池效率较低.为了提高2D钙钛矿太阳电池的效率,制备了铯掺杂的具有反梯度结构的二维(CMA)₂MA₈Pb₉I₂₈薄膜.研究结果发现:CsI掺杂能够改善(CMA)₂MA₈Pb₉I₂₈薄膜的形貌、增加晶粒尺寸、降低缺陷态密度,并且提高了(CMA)₂MA₈Pb₉I₂₈钙钛矿薄膜的热稳定性.最后, CsI掺杂浓度为10%时制备(CMA)₂MA₈Pb₉I₂₈钙钛矿太阳电池效率最高,达到了14.67%,相对于未掺杂的电池效率(10.06%)提高了45.8%.     

零维锑基有机-无机杂化氯化物的自陷态激子发光及其发光二极管

新兴的零维金属卤化物材料由于其优异的光电性能,近期引起了研究者们的特别关注。本文使用反溶剂法和旋涂法分别制备了零维金属卤化物四苯基膦氯化锑[（C₆H₅）₄P]₂SbCl₅的发光材料和器件,通过稳态激发/发射光谱、瞬态光谱对其发光性能进行了研究。研究结果表明,在紫外光激发下,[（C₆H₅）₄P]₂SbCl₅可以发出明亮的橙红光,这种橙红光源于零维限域作用下的自陷态激子三重态发光。变温光致发光（PL）和衰减寿命研究表明该物质具有600 meV左右的热激活能,抗热猝灭性能较强。通过优化器件结构,引入聚[双（4-苯基）(4-丁基苯基)胺]（Poly-TPD）作为空穴传输层,通过混合Poly-TPD的荧光发射和[（C₆H₅）₄P]₂SbCl₅的自陷激子发光,获得了在6 V...     

基于氟代苯乙胺有机阳离子的准二维钙钛矿发光二极管EI北大核心CSCD

近年来,钙钛矿发光二极管(PeLEDs)发展非常迅速,其性能得到了大幅提升,而构筑具有量子阱结构的准二维钙钛矿是开发高性能PeLEDs的有效方法之一。大尺寸有机阳离子是构成准二维钙钛矿的关键组分,对调节准二维钙钛矿的薄膜结构和光电性质具有重要作用。本文通过在铯铅卤化物(CsPb X3)钙钛矿中引入两种单氟取代的溴化苯乙胺(o-FPEABr(邻位取代)和p-FPEABr(对位取代)),采用无反溶剂的一步法制备了准二维钙钛矿薄膜和发光器件,研究了它们对准二维钙钛矿成相分布和器件性能的影响。研究发现,pFPEABr使准二维钙钛矿形成了大量的低维相,特别是具有强激子-声子耦合的二维相,而高维相含量较少。相反地,o-FPEABr能够有效地抑制低维相,并促进高维相的形成,有利于降低非辐射复合和提高辐射复合。形成能计算结果显示,基于p-FPEABr的低维相比基于o-FPEABr的低维相具有更好的热力学稳定性,导致了准二维钙钛矿中成相分布的差异,表明改变氟原子的取代位置能够调控准二维钙钛矿的结晶动力学过程,进而影响器件的发光性能。基于o-FPEABr,我们制备出高效的绿光和蓝光PeLEDs。其中绿光器件的最大外量子效率(EQE)达到了10.27%,发光峰位于521 nm;而蓝光器件的最大EQE也达到了8.88%,发光峰位于488 nm。     

ZnCdse-ZnSe多量子阱中的激子发光

在77-300K温度下研究了Zn_1-xCd_xSe-ZnSe多量子阱(MQWs)的光致发光特性.首次在77K,Ar离子激光器的457.9nm激发下,在Zn_0.68Cd_0.32Se-ZnseMQWs中观测到5个发光带,其中三个发光带被归因于不同的激子发射:即n=1重空穴(HH)激子;n=l轻-重空穴(LH)激子和n=IHH激子同时发射两个纵光学声子的复合发光,并且n=1HH激子发光可延续至室温.     

沉积参数对铯铅溴钙钛矿薄膜中CsPb2Br5相结构演变和发光特性的影响

基于化学气相沉积(CVD)法制备的铯铅溴钙钛矿薄膜具有优异的光电特性，然而薄膜通常存在CsPbBr₃和CsPb₂Br₅两个不同的相结构区域。本文通过CVD法制备了铯铅溴钙钛矿薄膜，并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)及荧光光谱仪研究了反应气压与N₂流量对其中的CsPb₂Br₅相结构的影响。实验结果表明，反应气压的变化对CsPb₂Br₅相结构无影响；与此不同，随着N₂流量的减少，薄膜中部分CsPb₂Br₅相结构逐渐转变为CsPbBr₃相结构，其发光也由以～630 nm为主的宽带发射转变为以～530 nm为主的窄带发射。实验表明，N₂流量是调控CsPb₂Br₅相结构和发光特性的有效手段。     

变藻蓝蛋白发色团之间激子相互作用

本文尝试性地建立了APC(αβ)₃内内层部分具有C₃群对称特性的三个β发色团之间的“三聚体”激子相互作用的模型,依据“三聚体”激子相互作用的光谱表征,通过对APC(αβ)₃的吸收光谱和CD谱的解叠,分析和计算得到APC(αβ)₃内β发色团之间的距离,以及在坐标中的相对位置,估算了激发能在三个激子态之间的去局域时间.     

基于离子化合物的高性能钙钛矿发光二极管

金属卤化物钙钛矿因其颜色可调、颜色纯度高、光电性能好而备受关注,因而广泛应用于显示、照明等领域.近年来,对于钙钛矿发光二极管(perovskite light emitting doides, PeLEDs)的研究也越来越热门,要获得高性能PeLEDs,其发光层-钙钛矿薄膜的质量是关键因素之一.本工作采用离子化合物四苯基氯化膦(tetraphenylphosphinium chloride, TPPCl)作准二维钙钛矿薄膜的添加剂,制作了具有双电子传输层的高性能准二维PeLEDs.其最佳器件的最大亮度(25285 cd/m²)、最大电流效率(65.9 cd/A)和最大外量子效率(17.3%)分别是控制器件的4.1, 7.2和7.2倍.通过对其光电性能提高的物理机理进行研究,发现TPPCl的引入不仅可以提高钙钛矿薄膜的质量,减少缺陷,还可以调节结晶相的分布,从而更好地将激子限制在发光层中,最终在能量漏斗效应的辅助下获得更好的光致发光和电致发光性能.     

CsFAMA混合阳离子钙钛矿的带尾态发光和热无序度分析

利用稳态和瞬态光致发光光谱技术对Cs_0.05FA_0.81MA_0.14PbI_2.55Br_0.45(以下简称CsFAMA混合阳离子钙钛矿)薄膜的发光过程进行研究。在245 K附近观测到相变引起的CsFAMA混合阳离子钙钛矿发光光谱红移现象。根据Saha-Langmuir方程计算结果,确认温度高于65 K时电子空穴复合主导CsFAMA混合阳离子钙钛矿发光过程。利用带间发光与带尾态发光组合模型拟合CsFAMA混合阳离子钙钛矿的发光光谱,得到65～295 K温度范围内的带尾态扩展程度E₀(0.023～0.045 eV)与载流子等效温度。根据CsFAMA混合阳离子钙钛矿的发光动力学曲线分析,确定电子空穴复合速率常数R_eh随热力学温度升高(65～295 K)而不断降低。本文实验结果表明,热力学温度升高引起的晶格振动加剧,有利于实现自由载流子与晶格间的热交换,但增加了体系的热无序度,抑制了电子空穴的辐射复合,加快了载流子的非辐射复合速率。     

多步旋涂过程中CsPbBr3无机钙钛矿成膜机理

在无机钙钛矿太阳能电池的研究中,薄膜制备工艺是影响钙钛矿太阳能电池光电转换效率(PCE)的重要因素之一. CsPbBr₃钙钛矿作为稳定性极好的无机钙钛矿之一,因其前驱体盐(PbBr₂, CsBr)溶解度差异过大,通常采用多步法进行制备.而由于对成膜机理的认识不充分,导致制备的薄膜存在薄膜形貌差、前驱体反应不完全等问题.本文通过旋涂不同次数的CsBr溶液,探究了CsPbBr₃钙钛矿的成膜机理.成膜过程中CsBr扩散进入预先沉积的PbBr₂薄膜完成反应,短暂反应时间使薄膜深层反应不充分而薄膜表面过度反应,CsPb₂Br₅和Cs₄PbBr₆等相伴随CsPbBr₃钙钛矿出现,反复退火形成的薄膜阻挡CsBr扩散加剧了这一现象.适当地延长前驱体的反应时间,能为CsBr扩散及反应提供更充分的空间.基于优化反应时间, CsPbBr₃钙钛矿薄膜形貌得到改善、其晶粒尺寸得到提升,钙钛矿薄膜...     

吡啶非谐振耦合(费米共振)的二维相关拉曼光谱研究

费米共振(FR)是一种广泛存在于分子内和分子间的分子振动耦合和能量转移现象。研究了吡啶与乙醇混合溶液中的吡啶分子内费米共振效应(ν1～ν₁₂,ν₁+ν₆～ν₈),发现了吡啶乙醇存在分子间氢键(O—H…N),通过费米共振参数变化和二维相关拉曼光谱(2DCRS)揭示了吡啶乙醇溶液相互作用机理。ν₁～ν₁₂,ν₁+ν₆～ν₈通过非谐相互作用引起能量转移,从而导致费米共振参数的变化。2DCRS可以提供更多费米共振信息,阐明了费米双峰的相互作用机制。     

甲脒碘化铅单晶基钙钛矿太阳能电池的研究

近年来,CH(NH₂)₂PbI₃(FAPbI₃)由于其带隙接近理想值而受到了广泛关注,成为钙钛矿太阳能电池中最具吸引力的光电功能材料.然而由碘甲脒(FAI)和碘化铅(PbI₂)作为前驱体制备的传统钙钛矿层化学计量比不精准,缺陷密度大,稳定性差且结晶度较低,导致钙钛矿太阳能电池性能很难进一步提高.本文采用FAPbI₃单晶制备的钙钛矿薄膜具有高结晶度,高稳定性,精确的化学计量比和低缺陷密度.单晶钙钛矿薄膜的晶粒尺寸大,晶界少,导致晶界处缺陷较少,提高了钙钛矿太阳能电池的短路电流密度(J_SC)和开路电压(V_OC),使其光电转换效率有了大幅度的提高.本文为制备高稳定性、高结晶度和低缺陷密度的钙钛矿太阳能电池提供了一种有效策略.     

Fe(NH2trz)3·(BF4)2掺杂聚芴的有机电致发光器件

对于RGB有机电致发光器件(OLEDs),蓝光非常重要.在现有各种蓝光材料中,聚芴(PFO)非常稳定且荧光量子效率可达80%,但它有一个非常大的缺点:电致发光会产生异常绿光带.这严重影响了PFO相关器件的饱和色纯度.本文使用分子基磁性材料Fe(NH₂trz)₃·(BF₄)₂掺杂PFO方法,解决了这一难题.以ITO为衬底,制作了结构为ITO/PEDOT:PSS/PFO:Fe(NH₂trz)₃·(BF₄)₂/CsCl/Al的器件.报道了利用Fe(NH₂trz)₃·(BF₄)₂特殊的电子自旋态调制PFO的光电特性,实现了PFO的强烈纯正蓝光发射.详细研究了Fe(NH₂trz)₃·(BF₄)₂对PFO光电特性的影响.在4 V至9 V电压的偏置下,没有Fe(NH₂trz)₃·(BF₄)₂的器件,发出特别异常的绿光.然而,与此形成明显对照的是:Fe(NH₂trz)₃·(BF₄)₂掺杂的器件发出强烈的本征蓝光;PFO绿色发光带被成功压制;随着电压的变化,器件光谱的蓝光部分在整个EL谱所占比例没有改变.运用光电磁一体化测量技术,进一步研究了PFO掺杂Fe(NH₂trz)₃·(BF₄)₂器件的磁发光(MEL)和磁电导(MC)效应.发现PFO:Fe(NH₂trz)₃·(BF₄)₂和纯PFO薄膜内都没有激基缔合物产生.运用发光动力学理论,分析了Fe(NH₂trz)₃·(BF₄)₂阻断PFO异常绿光发射的机理.     

GaP(N,Te,Zn)的静压光致荧光研究

对GaP(N,Te,Zn)样品做了77K的静压光致荧光研究。得到了N,NN₁,NN₃束缚激子能级的压力系数,以及施主Te和中性施主Te的束缚激子能级的压力系数。讨论了这些能级随压力的变化行为,并首次观察到Gap中自由激子的零声子发射。 关键词：     

铁基非晶态因瓦合金的声子谱研究

用非弹性中子散射实验方法研究了非晶态Ｆｅ_９０－ｘＣｏ_ｘＺｒ_１０（ｘ＝１０，４０）和Ｆｅ_８０－ｙＣｒ_ｙＰ_１３Ｃ_７（ｙ＝４，８）合金的广义声子谱，在低能区域（?ω≤２０ｍｅＶ）观察到了与因瓦效应相关的声子谱软化现象。初步讨论了这种动力学方面的反常行为。结果表明，声子谱软化可能与在因瓦合金中存在增强的电子－声子相互作用有关。 关键词：     

直接带隙半导体In2(PS3)3单层结构与电子特性的第一性原理研究

高载流子迁移率和可调直接带隙是低维电子器件应用的两个关键特性.但目前发现的此类二维材料稀少.鉴于此在第一性原理计算的基础上,本文系统研究了In₂(PS₃)₃单层的稳定性、电子结构性质和机械性质.研究结果表明,In₂(PS₃)₃单层是具有直接带隙的半导体材料(1.58 eV).在-3%到3%应变下,In₂(PS₃)₃单层的带隙是可以调节的(1.3～1.8 eV).声子谱、分子动力学和弹性常数的计算结果表明,In₂(PS₃)₃单层是热力学、动力学和机械稳定的.此外,In₂(PS₃)₃单层的剥离能(0.21 J m^-2)小于石墨烯的剥离能(0.36 J m^-2),有望像石墨烯一样机械剥离得到.这些优异的的性能使得In     

高质量ZnO及BeZnO薄膜的发光性质

用分子束外延设备插入缓冲层在c面蓝宝石上生长得到高质量ZnO和BeZnO薄膜。XRD测试显示薄膜具有六方结构和c轴取向,并具有良好的晶体质量,其中ZnO薄膜的半高宽仅为108 arcsec,Be_xZn_1-xO薄膜的半高宽小于600 arcsec。对ZnO和BeZnO薄膜的拉曼光谱进行对比研究发现,随着Be元素的掺入,A₁(LO)、A₁(2LO)声子模频率往大波数方向移动,并且首次发现了与Be元素掺杂有关的局域振动模。利用变温光致发光光谱研究了薄膜的发光性质,结果显示ZnO薄膜室温光致发光只出现一个紫外发发光峰(378 nm),而低温光谱(80 K)则出现了很强的自由激子发光峰。随着温度的升高,束缚激子发光逐渐湮灭向自由激子发光转变,并且峰值位置红移。相对于ZnO薄膜,BeZnO薄膜的紫外发光主峰位置蓝移,并且由于Be元素的掺入导致薄膜晶体质量下降,在低温(80 K)光致发光光谱中没有出现强的自由激子发光峰。另外,在低温光致发光及拉曼光谱中,主峰位置在100~200 K之间有局部最大值,推测为由于合金晶格热膨胀系数失配而引起的应力效应。     

衬底钝化处理对CsPbBr3 量子点薄膜发光稳定性影响

钙钛矿量子点因具有发光谱线窄、发光效率高、发光波长可调谐等优异的光学性能,在照明、显示、激光和太阳能电池等领域得到了广泛研究。然而,钙钛矿材料的稳定性问题,一直制约着其在光电器件中的应用。其中,钙钛矿材料在空气中受潮易分解的不稳定性尤为突出,这将严重影响其发光性质。为此,研究人员采用多种手段来改善钙钛矿材料的稳定性。目前,常见的方法是将一些具有疏水性的聚合物材料（例如POSS,PMMA等）引入到钙钛矿纳米晶中,或将钙钛矿纳米晶嵌入到介孔二氧化硅材料中,避免钙钛矿纳米晶暴露于空气中破坏其结构,以此来增强钙钛矿材料的发光稳定性。此外,钝化处理钙钛矿纳米晶表面,也是改善钙钛矿发光稳定性的一种常用方法。这些方法虽然在一定程度上可以改善钙钛矿的发光稳定性,但是在与有机物合成的过程中不免会引入其他有机官能团,介孔二氧化硅的引入,其处理方式相对复杂,而对钙钛矿纳米晶表面的钝化处理会破坏材料的原有结构。以上问题,都会影响钙钛矿的发光性质,不利于其在光电器件中的应用。硅（Si）具有低成本、大尺寸、高质量、导电好等优点,常被选作钙钛矿量子点光电器件的衬底材料。但是,由于Si衬底长时间暴露于空气,其表面易形成一层具有硅烷醇基团（Si-OH）的亲水性薄膜,这将对硅基钙钛矿器件的稳定性产生影响。因此,对Si表面进行钝化处理,破坏其表面Si-OH键,可以降低衬底表面的亲水性,增强疏水性,从而提高钙钛矿材料在器件中的稳定性。本研究使用氢氟酸（HF）对Si衬底表面进行钝化处理,发现钝化处理后的Si衬底表面与水的接触角由50.4°逐渐增大至87.7°,表明Si衬底表面由亲水性逐渐转变为疏水性。利用场致发射扫描电子显微镜(FE-SEM)测试发现,钝化处理后的Si衬底表面变粗糙,并且其表面上的CsPbBr₃量子点(CsPbBr₃ QDs)相对于未处理表面的分散性较好。利用光致发光(PL)光谱研究不同钝化处理时间的Si衬底表面上的CsPbBr₃ QDs薄膜的发光性质。其中,处理与未处理的Si衬底表面上CsPbBr₃QDs薄膜的PL积分强度随功率变化拟合值分别为1.12和1.203,表明其发光机制为激子发光。温度依赖性的PL光谱分析显示,随着温度的升高（10～300 K）,由于晶格热膨胀使CsPbBr₃ QDs带隙增大,发光峰位逐渐蓝移。并且,随着衬底钝化处理时间的增加,CsPbBr₃ QDs薄膜的发光热稳定性逐渐增强,最佳热稳定性可达220 K。而时间依赖性的PL光谱则进一步说明,钝化处理后的Si衬底表面CsPbBr₃QDs薄膜发光的时间稳定性逐渐增强,最高发光时间稳定性可达15 d。因此,通过简单而有效的对Si衬底表面进行钝化处理,可以有效减少了Si表面亲水基团,提高CsPbBr₃QDs薄膜的发光稳定性,为增强钙钛矿量子点在光电器件中的稳定性应用提供了新的研究思路。     

Strong spin frustration and magnetism in kagomé antiferromagnets LnCu3(OH)6Br3(Ln = Nd,Sm, and Eu)

To study the effects of lanthanide ions on the geometrically frustrated antiferromagnets and their magnetic properties,we grew high-quality single crystals of LnCu₃(OH)₆Br₃(Ln=Nd,Sm,and Eu) by hydrothermal method and studied their crystal structures and magnetic properties.The refinements of the crystal structure referred to the powder x-ray diffraction data show that LnCu₃(OH)₆Br₃ adopt a Kapellasite-type layer structure,which is...