混合型碘系钙钛矿薄膜变温光致发光特性的研究

作者：蒋泵; 陈思良; 崔晓磊; 胡紫婷; 李跃; 张笑铮; 吴康敬; 王文贞; 蒋最敏; 洪峰; 马忠权; 赵磊; 徐飞^*; 徐闰^*; 詹义强^*

来源：Acta Physica Sinica, 2019, 68(24): 268-277.

• 混合型钙钛矿
• 变温光致发光
• 光学性能
• 激子结合能

研究了阴离子和阳离子混合型碘系钙钛矿薄膜材料的结构、光学性质及光致发光温度特性.研究发现,阴离子混合型碘系钙钛矿(MAPb(Br_xI_(1-x))_3,MA~+=CH_3NH_3~+)随着半径较小的Br~_离子的比例增加(x=0-0.1),薄膜择优取向生长更明显,其光学带隙从1.43 eV到1.48 eV线性增加.在光抽运下,随着工作温度从10 K升高到125 K,纯碘系钙钛矿(MAPbI_3,即x=0)可见区光致发光(PL)的峰位轻微的红移;之后至350 K,发生蓝移.而Br~-阴离子混合型钙钛矿薄膜的PL峰位只随温度升高持续蓝移.并且在不同工作温度下,Br~-阴离子比例x与PL峰位呈现线性关系.对于纯碘系钙钛矿,其高温段激子结合能是37.5 meV;随着Br~-的比例的增加,高温段激子结合能会先增大后减小.当x=0.0333,其薄膜PL半高宽随温度升高展宽幅度最小,具有更好的温度稳定性.通过进一步三重阳离子混合和阴离子调节,获得更加优良的混合型碘系耗钛矿(Cs_(0.05)(FA_(0.85)A_(0.15))_(0.95)Pb(Br_(0.15)I_(0.85))_3,FA~+=HC(NH_2)_2~+)薄膜,为进一步研制太阳能电池和发光器件奠定了实验基础.

• 单位
  上海大学; 复旦大学; 应用表面物理国家重点实验室