全无机卤素钙钛矿材料的CVD制备及其在光电器件中的应用

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1、学校代号10532学号S150700546分类号04密级不保密硕士学位论文全无机卤素钙钛矿材料的CVD制备及其在光电器件中的应用学位申请人姓名袁双平培养单位物理与微电子科学学院导师姓名及职称周洪副教授学科专业物理学研究方向纳米光子学论文提交日期2018年5月15日学校代号：10532学号：S150700546密级：不保密湖南大学硕士学位论文全无机卤素钙钛矿材料的CVD制备及其在光电器件中的应用学位申请人姓名：袁双平导师姓名及职称：周洪副教授培养单位：物理与微电子科学学院专业名称：物理学论文提交日期：201

2、8年5月15日论文答辩日期：2018年5月30日答辩委员会主席：刘全慧ChemicalVaporDepositionGrowthofAll-InorganicHalidePerovskiteMaterialsandTheirApplicationinOptoelectronicDevicesbyYuanShuangpingB.S.(HunanUniversity)2015Athesissubmittedinpartialsatisfactionoftherequirementsforthedegreeof

3、MasterofScienceinPhysicsintheGraduateschoolofHunanUniversitySupervisorAssociateProfessorZhouHongMay,2018硕士学位论文摘要近年来，以CH3NH3PbI3为代表的有机-无机杂化钙钛矿材料，因其具有电子—空穴扩散长度大、能带可调、载流子迁移率高、吸光系数高等优良的光电特性，在太阳能电池、激光器、发光二极管和光电探测器等领域有着广泛的应用。然而，由于有机基团的存在，有机-无机杂化钙钛矿具有较差的光稳定性与热稳定

4、性，极大地限制了钙钛矿材料在光电器件上的应用。化学气相沉积法作为一种生长高质量半导体纳米材料的方法被广泛应用，一直以来，钙钛矿材料主要通过溶液法制备。因此，在本论文中，我们探讨了更稳定的全无机卤素钙钛矿CsPbX3纳米结构的化学气相沉积法制备，并研究其在光电器件中的应用。主要工作包括：采用化学气相沉积法，通过精确的调控生长条件，成功地制备了具有独特直角三角形截面的CsPbBr3微纳米棒。表征结果显示所制备的微纳米棒具有优异的结晶质量，且沿能量最低的[100]方向生长。光学测试表明三角形截面的CsPbBr3

5、微纳米棒是一个高质量的光学腔。为了进一步研究CsPbBr3微纳米棒的光学特性，我们利用飞秒脉冲激光器和共聚焦显微镜等仪器对其激射行为进行了研究。实验结果表明：在波长为400nm的激光的激发下，随着激光强度的增加，微纳米棒发生了激射，其中F-P激射模式占主导，具有极低的激射阈值14.1μJcm-2，品质因子高达3500。通过调节卤素比例，我们成功地制备出了带隙可调的高质量CsPbX3微纳米棒，并最终实现了覆盖从蓝光到红光范围的可调谐微纳米激光器。最后，为了研究CsPbBr3微纳米棒的电学特性，我们以ITO作

6、为电极制作了光电探测器。该光电探测器的光响应度为2.6×104AW-1，外量子效率为8.05×106%，光探测度为4.78×10-8Jones，上升和下降响应时间分别为51ms和49ms。关键词：化学气相沉积；全无机卤素钙钛矿；微纳米棒；可调激射；光电探测器II全无机卤素钙钛矿材料的CVD制备及其在光电器件中的应用AbstractInrecentyears,organic-inorganichybridperovskites,especiallyCH3NH3PbI3,haveawiderangeofapp

7、licationsinsolarcells,lasers,LEDsandphotodetectors,owingtotheirlongelectron-holediffusionlengths,tunablebandgap,highcarriermobility,lowtrap-statedensity,andhighabsorptioncoefficient.However,duetothepresenceoforganicgroups,organic-inorganichybridperovskite

8、shavepoorlightstabilityandthermalstabilitywhichgreatlylimittheapplicationofperovskitesinphotovoltaicdevices.Chemicalvapordepositioniswidelyusedasamethodforgrowinghigh-qualitysemiconductornanomaterials.However,CsPbX3