飞秒激光诱导单层二硫化钨的光响应研究

过渡金属硫化物因具有很大的激子束缚能、较强的库仑相互作用以及自旋谷能耦合特性而备受关注,同时该类材料也为研究原子层厚半导体的性质以及开发其在光电器件方向应用的潜力提供机会,研究过渡金属硫化物被激发后的光响应很重要.利用泵浦探测瞬态吸收光谱系统研究单层WS_2中光生载流子的动力学行为,发现激子以俄歇式激子激子湮灭的方式进行无辐射复合,寿命约为27 ps.通过分析不同泵浦光(波长分别为590 nm、580 nm及570 nm)激发条件下位于613 nm的光致漂白信号,证实亚皮秒的衰减组分为激子的形成过程.通过分析A激子共振的漂白和线宽展宽随时间变化,研究导致激子跃迁能发生蓝移和红移的物理过程,结果表明,导致单层WS_2被激发后光响应发生变化的原因有2个,分别是光生载流子导致的多体相互作用以及材料通过声子将热量传递给基底的冷却过程.     

异质形核构筑的高效钙钛矿发光二极管

钙钛矿薄膜的制备方法对发光层的性质及发光二极管(LED)的性能有较大影响。将无机钙钛矿CsPbBr3量子点引入到反溶剂中作为形核位点诱导CH3NH3PbI3薄膜异质形核,然后将该薄膜应用于制备发光二极管。结果表明:应用这种异质形核方法不仅能有效降低CH3NH3PbI3薄膜中晶粒尺寸,提高薄膜质量,限制载流子扩散,且量子点表面多余的配体基团可以对CH3NH3PbI3薄膜中表面及晶界的缺陷产生钝化作用,减小非辐射复合,从而增强载流子寿命和提高辐射复合效率;应用该CH3NH3PbI3薄膜作为发光层制备的LED器件,在低电压下具有较低漏电流,最大外量子效率达到0.17%,相比于基础器件提高了3倍。研究结果将为高质量钙钛矿薄膜及发光器件的制备提供有效途径。     

金属卤化物杂化钙钛矿材料及其光电器件的研究进展

AMX3型卤化物杂化钙钛矿材料因其可见光吸收能力强、发光单色性好、激子束缚能低、载流子寿命长和迁移率高等优异的光电性能,在太阳能电池、发光二极管和光电探测器等应用领域具有重大商业价值。重点介绍AMX3型卤化物杂化钙钛矿材料及其应用。首先简述了该材料的晶体结构、组成及其光电特性,探讨了其在光电领域有突出表现的原因;然后详细介绍了钙钛矿太阳能电池、发光二极管和光电探测器三种器件的结构、工作原理和研究进展,重点讨论了钙钛矿材料的带隙调节方法;最后指出了钙钛矿器件在商业化道路上所面临的主要挑战。     

添加剂对钙钛矿太阳能电池性能的影响

为了钝化甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)钙钛矿薄膜表面的缺陷,在PbI2前驱液中引入氨基锂(LiNH_2)作为添加剂制备钙钛矿电池器件,对其电学性能、表面形貌、结晶性、紫外可见光谱和荧光光谱进行测试分析,考察不同质量分数LiNH_2对钙钛矿太阳能电池性能的影响。结果表明:LiNH_2含有孤对电子,能够钝化钙钛矿缺陷,有利于光生激子的解离,提高器件的光电效率及稳定性;当LiNH_2质量分数为2%时获得了最优的器件性能,与无添加剂的器件相比,钙钛矿电池器件的开路电压(Voc)从0.96 V提升至1.00 V,短路电流(Jsc)从18.47 mA/cm~2增加至20.24 mA/cm2,填充因子(FF)从0.53提高到0.63,光电转换效率(PCE)由9.4%提升至12.6%,器件没有回滞现象。     

纯无机CsPbBr3@PMMA 复合薄膜用于白光LED 器件

纯无机钙钛矿材料具有颜色可调、带隙窄、制作工艺简单、成本低等优点, 受到了广泛的研究, 然而它在 水和氧环境中的不稳定性限制了其应用。利用聚合物在非极性溶剂中的溶胀-收缩原理将CsPbBr₃ 量子点原位生 长在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 薄膜中来提高钙钛矿量子点在水氧环境中的稳定性。该方法合成简便, 可以降低 CsPbBr₃量子点的形成温度, 并且可以得到稳定的钙钛矿相薄膜, 制得的复合薄膜具有优异的空气稳定性和耐水性, 并且具有可弯折性和高透过率, 可应用于柔性器件中。CsPbBr₃@PMMA 复合薄膜制成的白光LED 器件显示出良 好的白色发光性能, 色温为8 221 K。     

溴基钙钛矿量子点发光二极管的制备及性能优化

为了研究量子点发光层薄膜厚度对钙钛矿量子点发光二极管(perovskite quantum dot lightemitting diodes,PeLED)电-光转换效率的影响，采用配体辅助再沉淀法(ligand assisted reprecipitation,LARP)室温合成铯铅溴(CsPbBr₃)钙钛矿量子点，并用其制备出稳定绿光发射的PeLED．通过比较不同发光层厚度CsPbBr₃ PeLEDs的发光效率，获得量子点发光层的最佳膜厚为43.2 nm．采用CsPbBr₃作为PeLED发光层时的器件外量子效率(external quantum efficiency,EQE)较低，为提高PeLED的电-光转换效率，用FASn_0.3Pb_0.7Br₃量子点替代CsPbBr₃作为发光层，并选用聚乙烯基咔唑(polyvinylcarbazole,PVK)、聚[(N,N’-(4-正丁基苯基)-N,N’-二苯基-1,4-苯二胺)-ALT-(9,...     

静电纺丝制备Zn 掺杂的CsPbI3@PS 复合纤维薄膜

全无机卤化物钙钛矿材料(CsPbX₃, X=Cl, Br, I) 由于其优异的光学性能, 在光电领域具有广阔的发展前景,但全无机钙钛矿量子点对水、空气等外界环境特别的敏感限制了其发展。因此, 提高全无机钙钛矿量子点的稳定性非常重要。通过掺杂Zn²⁺ 取代CsPbX₃中的部分Pb, 进一步包覆聚苯乙烯(PS), 然后利用静电纺丝技术制备出Zn掺杂CsPbI₃@PS 复合纤维薄膜。CsPbI₃纳米晶在聚合物纤维中原位生长, 制得的PS 电纺薄膜不仅具有CsPbI₃ 钙钛矿量子点的荧光性质, 而且其稳定性显著提高, 可保存2 个月仍具有荧光效果, 并且实现其在白光二极管(WLED)器件上的应用。     

甲胺基铅卤钙钛矿单晶探测器在紫外光下的光电探测性能及稳定性

为了探究甲胺基铅卤钙钛矿MAPbX3(X=I, Br, Cl)单晶探测器的光电探测性能及稳定性,将利用逆温结晶法制备好的MAPbX_3(X=I, Br, Cl)单晶蒸镀叉指电极,制作成单晶探测器器件,在365 nm和254 nm两种紫外光照射条件下,研究三种单晶器件在不同光强下的探测性能及稳定性。结果表明:在相同电压下,MAPbX_3(X=I, Br, Cl)三种单晶器件的响应率、外量子效率及探测率都随着光强的升高而降低。MAPbI_3稳定性较好,在两种波长下的光暗电流比均为4.9;MAPbBr_3光暗电流比略佳,在365 nm及254 nm波长下分别达到12.2和5.1,然而其稳定性较差;MAPbCl_3稳定性较好,但光暗电流比较低,分别为1.8和1.4。钙钛矿单晶探测器在365 nm及254 nm光照下的光电探测性能可为探测器器件设计及性能优化提供参考。     

电泳沉积制备TiO2纳米片作为钙钛矿太阳电池缓冲层

有机-无机杂化钙钛矿太阳电池自诞生以来,经过十几年的探索与发展,其认证效率由最初的3.8％发展为25.2％.界面问题一直是提升器件光电转换效率的关键.利用电泳沉积法制备TiO2薄膜,以TiO2纳米片为缓冲层制备钙钛矿太阳电池,研究TiO2缓冲层对钙钛矿太阳电池(PSCs)的光电转换效率及载流子运输的影响.结果表明,相对于未加入缓冲层的PSCs,电池的光电转换效率由10.78％提升至12.71％.TiO2缓冲层的加入有效地改善了界面接触问题,降低了电荷转移时的电阻,促进了载流子的运输,明显提高了钙钛矿太阳电池的光伏性能.     

全无机钙钛矿量子点CsPbX_3(X=Cl,I,Br)的合成及其应用研究进展

基于钙钛矿结构的CsPbX_3(X=Cl, I,Br)量子点,以其优异的发光性能,如较高的量子效率(～90%)、发光波谱覆盖整个可见光谱(400～700 nm)和窄发射峰(12～42 nm)等,在太阳能利用和提高太阳能电池光电转化效率等前沿技术领域有着重要的应用价值.文中对近年来全无机铅卤钙钛矿CsPbX_3(X=Cl, I,Br)量子点的制备方法、性能影响因素、应用领域的研究进展进行了综述,并对其存在的不足进行了分析.以期为研发出具有优异发光性能的全无机铅卤钙钛矿量子点提供借鉴.     

钙钛矿太阳能电池ABX_3层研究进展

有机-无机杂化钙钛矿(ABX_3)太阳能电池光电转化效率自2009年3.8%增长到目前的22.1%,从而获得了基础研究和应用领域科学家的广泛关注。由于钙钛矿材料具有合适且可调的带隙、较强的光吸收、较高的载流子迁移率等优良的光电性能,使其在光电领域的应用更加广泛。本文首先介绍了钙钛矿太阳能电池的发展历程、器件结构的演变过程以及基于钙钛矿太阳能电池ABX_3层材料制备与改进的最新工作进展,并详细综述了对钙钛矿晶体的A位、B位以及X位分别采用不同的离子进行替换、掺杂,发现不同的掺杂工艺对钙钛矿太阳能电池影响各异。此外,我们认为深入研究钙钛矿的相转变和稳定性将有利于获得高效的太阳能电池,有助于理解其工作机理。     

半导体激光器在磁场和电场中的光电特性的实验研究

本文研究了电场和磁场对半导体激光器光电特性的影响.研究结果表明,在磁场较强的情况下,对器件的输出光功率、微分量子效率、光发散角特性有影响,而电场对器件的工作特性无影响。     

NaF改性纳米TiO2粉体光催化性能

对P25型纳米TiO2粉体光催化降解罗丹明B的光催化过程的动力学分析表明,光催化降解为一级反应.以反应速率常数为评价指标,确定了光催化降解的最优条件为罗丹明B初始质量浓度为10 mg/L,灯与液面距离6 cm,液层厚度6 cm,TiO2加入量0.4 g/L.采用浸渍法制备了NaF掺杂改性的P25型纳米TiO2粉体.焙烧使样品的晶体颗粒长大,会导致纳米粉体的量子尺寸效应下降,NaF掺杂改性使F-进入TiO2晶格,取代了O位,从而造成了晶格畸变,使光生载流子增多,抵消了纳米粉体的量子尺寸效应下降的影响,表现为样品光催化活性提高.NaF最佳掺杂质量分数为3%.NaF掺杂量过多时,光生载流子产生量较大,纳米颗粒表面电子和空穴相邻较近,电子和空穴的复合几率增加,样品光催化性能下降.     

四氯化钛处理对染料敏化太阳能电池性能的影响及光电致变色器件的构建

通过将不同浓度的四氯化钛溶液水解,在二氧化钛多孔膜上形成致密的阻挡层薄膜,抑制光生电子与电解液中I_3~-的复合,提高了染料敏化太阳能电池的光电转换效率;将优化后的太阳能电池经外电路与基于普鲁士蓝的电致变色器件连接,构建光电致变色器件。结果表明,经0.1 mol/L四氯化钛溶液处理的二氧化钛光阳极的太阳能电池的光电转换效率为4.42%。将该条件下的太阳能电池构建于光电致变色器件中,太阳能电池产生的电压可驱动电致变色器件变色,变色前后器件在700 nm波长处的透过率调制幅度可达52.77%。     

CdS量子点修饰TiO2纳米管及光解水产氢性能研究

二氧化钛（TiO₂）是一种传统的光催化剂材料,但由于其自身带隙宽(3.2 eV)及光生载流子易复合,往往需要通过贵金属或过渡金属掺杂、阴离子掺杂、构建异质结等手段增强其对太阳光的有效吸收,促使光生载流子分离并抑制其复合。采用两步法构建TiO₂/CdS异质结,首先通过多重电压阳极氧化法制备结构化的TiO₂纳米管阵列,再以TiO₂纳米管为基底,通过化学浴沉积法在TiO₂纳米管管壁内外均匀生长CdS量子点。通过X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外?可见光谱(UV?VIS)对TiO₂/CdS异质结组成、形貌和光学性质进行了表征。结果表明,构建的TiO₂?CdS异质结有效抑制光生载流子复合,促进激发电子的转移,提高光催化产氢效率;样品TiO₂(1.0)?CdS(1.0)产氢效率达到1.30 mmol/（g?h）,是CdS量子点的1.67倍。最后,基于实验分析提出了可见光光解水制氢过程中光生电子在TiO₂?CdS上的转移机制。     

利用有机三线态发光的相关问题研究

为了提高有机电致发光器件（OLED）的量子效率,对75%的通常认为是无效激发的三线态激子的利用,成为近年来OLED研究中广受关注的课题。磷光材料在发光过程中可以同时利用单线态和三线态激子,理论上内量子效率可以达到100%,因而这类材料的使用成为提高器件效率的主要途径之一。本文介绍了利用有机三线态发光的有关概念、原理,并就磷光材料的物理掺杂,化学嫁接、能量转移和磷光淬灭等问题,阐述了该领域的研究概况。同时指出,尽管三线态发光材料及器件的性能还存在许多问题,但有机材料灵活的可修饰性赋予研究人员广阔的设计空间,高效率的三线态发光OLED器件的开发将大有可为。     

利用有机三线态发光的相关问题研究

为了提高有机电致发光器件(OLED)的量子效率,对75%的通常认为是无效激发的三线态激子的利用,成为近年来OLED研究中广受关注的课题。磷光材料在发光过程中可以同时利用单线态和三线态激子,理论上内量子效率可以达到100%,因而这类材料的使用成为提高器件效率的主要途径之一。本文介绍了利用有机三线态发光的有关概念、原理,并就磷光材料的物理掺杂,化学嫁接、能量转移和磷光淬灭等问题,阐述了该领域的研究概况。同时指出,尽管三线态发光材料及器件的性能还存在许多问题,但有机材料灵活的可修饰性赋予研究人员广阔的设计空间,高效率的三线态发光OLED器件的开发将大有可为。     

无膦溶剂制备带隙可调谐ZnS1—xSex量子点

本文利用将硒（Se）粉直接置于十八烯（ODE）溶剂搅拌形成悬浮液获得Se前驱体（ODE—Se）代替传统的三丁基膦一硒（TBP—Se）,制备无镉（Cd）的硒硫锌（ZnSl-xSex）合金量子点。紫外可见吸收光谱及发光光谱测试表明,当ODE—S：ODE—Se由7：3逐渐减少到0：10时,其吸收边由350nm红移到420nm,激子发光峰位从378nm红移到429nm．表明通过调节前驱体比例成功实现了对ZnSI—xSex量子点能带的调控。另外,为了理解ODE—Se与传统TBP—Se的差异。分别用这两种前驱体制备了纯ZnSe量子点。研究结果表明,相比于三丁基膦一硒（TBP—Se）,利用ODE—Se为Se前驱体制备的ZnSe量子点尺寸更大并分布更宽,证明ODE—Se的活性强于TBP—Se。     

有机无机钙钛矿薄膜的间歇式退火和光电性能

为了改进空气环境条件下有机无机钙钛矿薄膜的制备工艺,开发了一种间歇式退火(intermittent annealing,IA)方法,以制备高质量无针孔的钙钛矿薄膜,优化光电性能.采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射谱(X-ray diffraction,XRD)、紫外可见吸收(ultraviolet-visible,UV-Vis)光谱、光致发光(photoluminescence,PL)光谱等表征,系统比较了在空气环境条件下反溶剂一步法旋涂制备钙钛矿薄膜工艺中,普通退火(traditional annealing,TA)方法和间歇式退火方法处理得到的卤化铅甲胺有机钙钛矿薄膜的形貌、结构和光电性能.结果表明,对于MAPbI_3、MAPbIBr_2和MAPbI_2Br钙钛矿材料,采用间歇式退火方法制备的薄膜均匀致密无针孔,晶粒尺寸显著增大,薄膜结晶性提高,在可见光范围内光吸收能力更强.在空气环境下所得间歇式退火制备的MAPbI_3太阳能电池器件在AM 1. 5的模拟太阳光下,光电转换效率可达11. 5%(有效面积0. 24 cm~2),而在空气环境下以普通退火方法制备的器件的光电转换效率为8. 9%,间歇式退火样品的光电转换效率有大幅度提高.     

TiCl_4处理TiO_2光阳极对量子点敏化太阳能电池性能的影响

为了优化TiO_2光阳极,研究TiCl_4不同处理过程得到的光阳极对于Pb S/Cd S量子点敏化太阳能电池性能的影响.通过TiCl_4处理得到的TiCl_4-TiO_2、TiO_2-TiCl_4、TiCl_4-TiO_2-TiCl_4光阳极的量子点太阳能电池的光电转换效率分别为1.241%、1.092%、1.197%,复合电阻分别为65.53Ω、31.61Ω、51.13Ω;未经过TiCl_4处理的光阳极的转化效率为1.109%和复合电阻33.02Ω.实验结果表明:TiCl_4的前处理可以增大复合电阻,使光电转化效率提高了10%.