有机铅卤钙钛矿胶体纳米晶的制备与自组织生长

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低维有机铅卤钙钛矿纳米晶具有合适的禁带宽度、较小的激子结合能、较大的光吸收系数、宽吸收光谱、高载流子迁移率和较大的载流子扩散长度等优点,所以它们在光伏器件、发光二极管以及光探测器等领域有着广泛的应用。相对其块材,有机铅卤钙钛矿纳米晶具备高荧光量子产率、合成简单、能带结构可调以及稳定性好等优点,因而具有很高的研究价值和广阔的应用前景。由于光谱学研究和应用都依赖于能够合成出高质量的纳米晶,并且纳米晶的结晶性和形貌能够直接影响器件的性能,所以人们一直致力于追求合成出高质量的有机铅卤钙钛矿纳米晶。但由于对该材料纳米晶的生长动力学缺乏研究,所以很难在实验上保证合成出的有机铅卤钙钛矿纳米晶具有单一的形貌和维度。而自组装生长作为一种自下而上、无外界干扰的晶体生长模式,最适合被用来研究材料的特性。在本论文中,我们选择有机铅卤钙钛矿材料中最具代表性的甲胺铅溴(CH3NH3PbBr3),研究其纳米晶的自组织生长过程。我们首先实验制得一系列不同维度的CH3NH3PbBr3胶体纳米晶,然后建立理论模型,定量分析晶体自组织生长过程中多种力的作用。最后结合DLVO理论及动力学计算结果,分析实验中出现的不同维度CH3NH3PbBr3胶体纳米晶间的自组装现象。对有机铅卤钙钛矿纳米晶自组织生长机制的研究,对于合成高质量有机钙钛矿纳米晶具有理论指导意义,同时,这些研究方法具有一定的普遍性,可以被推广用来研究其它胶体纳米晶体的生长过程。
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