CsPb₂Br₅单晶的制备及体系掺杂实现研究

【作者】 李想； 唐界琴； 瞿俊峰； 徐淑宏； 王春雷； 崔一平；

【机构】 东南大学电子科学与工程学院先进光子学中心；

【摘要】 CsPb₂Br₅是一种三元卤化铅类钙钛矿材料,由于其非传统的二维结构及发光特性,被广泛地应用于光电领域。在近几年的研究中,虽然纯粉末态的Cs Pb₂Br₅已经很早被制得并表征,但晶体结构的CsPb₂Br₅单晶结构才被报道。目前的研究在Cs Pb₂Br₅的结构和组成上取得了一定的进展,但针对光学性质的调控研究还比较少。鉴于此,本文主要围绕CsPb₂Br₅的纯相块状单晶的生长、阳离子掺杂以及卤素交换展开研究,创新点包括:其一,提出了基于热力学平衡生长条件,用液相法从浓氢溴酸中生长了出稳定性比较好、比较薄的CsPb₂Br₅块状单晶,并测量了CsPb₂Br₅块状单晶的吸收光谱、荧光光谱、XPS以及XRD数据。选用三组降温速率不同的方式制得CsPb₂Br₅单晶,研究了三组样品在高分辨透射电子显微镜和光学显微镜下所观察到的图像对比,确定了降温速率对CsPb₂Br₅块状单晶生长质量的影响。这为我们在Cs Pb₂Br₅单晶的制备实验中提供了宝贵的实验指导经验;其二,进行了Cs Pb₂Br₅单晶的卤素交换的实验,将Br离子和Cl离子进行交换,并对制备的CsPb₂Cl₅单晶做了吸收光谱及荧光光谱表征,同时与Cs Pb₂Br₅单晶对比以研究其性质上的改变;其三,提出了CsPb₂Br₅单晶的Cu²⁺、Mn²⁺掺杂,通过在反应前向Pb源中加入Cu²⁺、Mn²⁺,实现金属离子的掺杂。所得晶体的XPS和XRD数据证实Cu²⁺、Mn²⁺已经成功掺杂进了所得晶体中。这为本文后续对Cu²⁺、Mn²⁺掺杂机理以及Cu²⁺、Mn²⁺与Pb²⁺的摩尔比对其性质的影响的研究打下了基础,并为CsPb₂Br₅单晶在制成光电器件上提供了一个新的思路与方向。更多还原