毕业论文课题相关文献综述
文 献 综 述
1.前言
传统意义上的钙钛矿是指分子式为ABO3的氧化物。其中B原子和O原子形成了BO6的正八面体，A原子位于顶角连接的八面体中心，这种八面体结构以共顶点的方式相互连接形成无限延伸的框架结构，处于A位置的一价阳离子嵌在BO6八面体间隙中，起到稳定结构的作用。钙钛矿氧化物最早被人们发现存在于碱性盐中的副产物中，具有独特的理化性质，在铁电、介电、光催化等各个领域均有广泛应用[1-3]。
目前，研究人员将化学分子式中各元素化学计量比为1:1:3的化合物统称钙钛矿结构材料，其中新型卤化物钙钛矿材料具有优异的光电性质，例如卤化物钙钛矿量子点具有很高的消光系数、长载流子寿命、较高的载流子迁移率、高缺陷容忍度、高荧光量子产率、低激子束缚能等优点，在太阳能电池、发光二极管等光电器件等领域获得广泛关注[4]。三卤代金属钙钛矿材料主要包含有机-无机杂化钙钛矿材料和全无机钙钛矿材料。有机-无机杂化钙钛矿材料凭借其独特的光学和半导体特性、低制备成本和较简易的制备方法，已经在光电领域广泛应用并取得较高的成就[5]。
2.现阶段国内外研究概况
早在上个世纪50年代，便已经有科研人员合成出无机铅卤材料CsPbX3（X=Cl，I，Br），并且对其物理和化学性能进行了研究，但当时并没有发现这种材料具有光学性能。直到1997年，才发现CsPbX3（X=Cl，I，Br）具有发光性能，但由于当时的设备及制备方法不够先进，所制备的CsPbX3的发光性能非常不理想[6]。在接下来的很长一段时间中，将CsPbX3（X=Cl，I，Br）作为一种发光材料来进行研究的进展都非常缓慢，一直到2009年，研究人员以金属有机卤化物CH3NH3PbX3（X=Cl，I，Br）为基体成功制备出能量转换率高达20%的太阳能电池，这才大大地推动了CsPbX3（X=Cl，I，Br）作为发光材料的研究进程[7]。
CH3NH3PbX3（X=Cl，I，Br）具有较大的激子结合能，且同时具有量子尺寸效应、表面效应、介电效应等，因此其的发光性能要优于其它发光材料[8]。合成CH3NH3PbX3（X=Cl，I，Br）的实验方法相对来说比较简单，于此同时颗粒的大小容易控制，并且可以通过更改原材料中卤素类型以及合成过程中的反应温度从而控制其所具有的发射光波长[9]。因此其在光伏器件和光电器件领域被广泛地应用。
然而，其不稳定性成为了有机-无机钙钛矿发光二极管进一步发展的限制因素。其中的有机组分是导致有机-无机钙钛矿不稳定的根本原因。随着纳米技术不断的发展和科研人员对量子点材料的深入研究，Protesescu等人于2015年首次成功合成了全无机钙钛矿量子点材料，他们用无机元素取代了有机元素[10]。无机钙钛矿量子点不仅具有高的熔点(＞500℃)和更好地光学稳定性以外，还展示出了优异的光学性能，其光致发光效率高达90%，且只需要通过调控卤素组分的种类和比例，就可以实现几乎整个可见光范围的发光，因而，迅速的引起了广泛关注[11]。Song等人最先报道了基于全无机钙钛矿量子点的发光二极管的研究[12]。随后在短短的两年时间内，器件的发光外量子效率就从0.12%提高到了8.73%[13]。
3.量子点简介
纳米材料作为一种新型材料自二十世纪八十年代以来得到了迅猛的发展。当某种固体材料的尺寸在至少一个维度上小于100nm时，我们就可以把它称作纳米材料，其性质随尺寸的变化非常明显。纳米材料具有以下分类:（1）二维纳米材料，例如薄膜、量子阱;（2）一维纳米材料，例如纳米线;（3）零维纳米材料，如量子点。对于零维纳米材料，电子运动在三个维度上均受到约束，载流子在三个维度上运动的能量都是量子化的(所谓约束是指材料在某个方向上的特征尺寸与电子的德布罗意波长相近或更小)。对于孤立原子，其荧光谱线尖锐且狭窄;然而对于包含大约100-10000个原子的量子点，其谱线同样狭窄，因此量子点也被称作人工原子。由于电子的数量有限，材料的连续能带分裂为分立的能级，其带隙会明显受到量子点尺寸的影响;当尺寸与材料的波尔激子半径相当或更小时，材料表现出量子限域效应。量子点结构的特异性赋予了量子点许多新异的性能，这使它们在许多高新科技领域具有广泛的应用，以纳米材料为基石的科技产品己深入人们生活的方方面面[14]。
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