研究目的
采用混合沉积方法合成均匀的Cs2SnI6薄膜,用于无铅且稳定的钙钛矿光电子器件。
研究成果
混合沉积方法成功制备出均匀稳定的Cs2SnI6薄膜。倾斜角为75°的旋涂斜向蒸发工艺优化了载流子迁移率,而气相辅助沉积结合退火处理则提升了薄膜质量并降低了陷阱密度,增强了光致发光性能。这些方法解决了钙钛矿材料的铅毒性和稳定性问题,未来还需进一步提高其太阳能电池应用效率。
研究不足
该研究在蒸汽辅助沉积方面具有较窄的反应温度/时间窗口,且量子效率需进一步提升才能实现高效太阳能电池。相关工艺可能需要进行优化以实现规?;肮ひ涤τ?。
1:实验设计与方法选择:
采用两种混合沉积方法:(a) 先斜向热蒸发CsI,再旋涂SnI4溶液;(b) 通过CsI与SnI4蒸气共退火进行气相辅助沉积,随后在SnI4和I2蒸气中后处理退火。设计时考虑了相变过程中的体积膨胀以防止裂纹产生。
2:样品选择与数据来源:
使用玻璃基板(Eagle XG:康宁)。主要材料为CsI和SnI4。
3:实验设备与材料清单:
设备包括热蒸发系统、旋涂仪、管式炉、场发射扫描电镜(Merlin-Compact:卡尔蔡司)、光学显微镜(BX60M:奥林巴斯)、X射线光电子能谱仪(AXIS-His:Kratos)、X射线衍射仪(D8 Advance:布鲁克)、霍尔测量系统(HL5500PC:伯乐)、紫外-可见分光光度计(V-770:岛津)以及拉曼/光致发光系统(LabRAM HV Evolution:堀场)。材料包括CsI、SnI4、乙醇、甲苯、氩气和用于电极的钛。
4:乙醇、甲苯、氩气和用于电极的钛。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:方法(a)中,以2 nm/s速率斜向热蒸发CsI(基板倾斜角70°/75°/80°),随后以3000 rpm旋涂30秒SnI4乙醇溶液(150 mg/ml),经甲苯清洗后在110°C退火10分钟。方法(b)中,致密CsI在250°C氩气流中与SnI4蒸气共退火70分钟,随后在300°C下用SnI4和I2蒸气后处理退火30分钟。
5:数据分析方法:
形貌通过SEM和光学显微镜分析;化学状态通过XPS检测;晶体结构通过XRD分析;电学性能(载流子浓度与迁移率)采用霍尔测量和四探针法测定;光学性能(吸光度与光致发光)通过紫外-可见光谱仪和拉曼/光致发光系统测量;局部应变通过XRD峰宽化估算。
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Observing morphologies of films
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Optical Microscope
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Analyzing crystal structures of films
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HORIBA
Obtaining photoluminescence spectra
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Used as substrate for film deposition
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Hall Measurement System
HL5500PC
Bio-Rad
Estimating carrier concentration using van der Pauw method
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