有机无机杂化钙钛矿材料带边激发态性质研究任务书

 2021-10-23 09:10

1. 毕业设计(论文)的内容和要求

有机-无机杂化钙钛矿材料近年来在电池领域备受关注,由于其中卤素元素的更换可以调节材料的吸收光谱和荧光光谱,因此该系列材料在不同领域均可以得到广泛应用。在非晶体有机-无机钙钛矿材料广泛应用于太阳能电池的同时,晶体块材的有机-无机杂化钙钛矿由于制备简单和独特的光电特性,已经被应用于可见光全光谱光电探测以及X射线探测领域。然而在这一类材料的发光机理方面,还有很多有争议的实验现象没有得到恰当的理论解释。理论欠缺的根本原因是缺少关键的实验现象。现有的实验现象表明:1)有机无机杂化钙钛矿材料的吸收光谱依赖于材料形态,一般而言晶体或者厚度较大的非晶态比非晶态薄膜样品的吸收光谱红移大概50 nm;2)有机无机杂化钙钛矿材料的发光光谱随着测量角度不同而呈现出两个峰值,其中短波的峰位与吸收光谱完全重叠;3)基于有机无机杂化钙钛矿材料的探测器件的外量子效率在吸收带边具有显著峰值,目前被解释为激子吸收峰。吸收光谱红移现象目前尚未有较好的理论解释,而对于荧光的双发射峰,有学者认为是材料本身的发光光谱与其经过材料的吸收后剩余光谱两部分叠加而成。三种实验现象都与材料的吸收带边位置的激发态行为有关,但是现有的理论都只能自圆其说,对于别的实验现象无能为力。可见,研究有机无机杂化钙钛矿材料的带边激发态行为是很有必要的。本毕业设计拟通过制备不同形态和厚度的样品,连续变化激发光波长,从不同发射角度测量有机无机杂化钙钛矿材料的荧光光谱和荧光寿命,来分析激发态行为与实验现象之间的关联。

要求学生:1,掌握合成原材料方法和晶体生长方法,了解现有有机-无机钙钛矿晶体的表征方法和理论解释;2,设计并开展实验,制备不同形态和不同后的的样品,在不同的激发光和测量角度下研究晶体的物理行为测量材料的荧光光谱和荧光寿命;3,建立恰当的理论模型,对于实验结果并给出合理解释;4、整理制作实验的结果和资料,按照规范要求书写完成毕业论文。

2. 参考文献

[1] 叶加久.钙钛矿晶体生长及形貌控制对电池性能的影响及机理研究[D].安徽:中国科学技术大学,2017.

[2] Y.X.Zhang,Y.C.Liu,Y.J.Li,Z.Yang,S.Z.(Frank)Liu,PerovskiteCH3NH3Pb(BrxI1-x)3single crystals with controlled composition for fine-tuned bandgap towardsoptimized optoelectronic applications J.Mater.Chem.C,2016,4,9172-9178.

[3] Y.X.Zhang,J.Q.Yan,X.P.Ren,L.Q.Pang,H.Chen,S.Z.(Frank)Liu,2DWS2 nanosheet supported Ptnanoparticles for enhanced hydrogen evolution

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