研究目的
研究PbI2在CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜中的作用,并通过高浓度PbI2掺杂开发具有更高性能和稳定性的高性能光敏电阻。
研究成果
在CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜中掺入高浓度PbI2(MAI:PbI2比例为0.5:1)可显著提升光电探测器性能,实现高响应度(7.8 A/W)、高比探测率(2.1×1013琼斯)、快速响应时间(上升沿0.86毫秒,衰减沿1.5毫秒)及稳定性改善。PC-AFM和PL研究表明,PbI2能有效钝化晶界,减少缺陷并增强电荷传输。该方法展示了非化学计量钙钛矿在高性能光电子应用中的潜力。
研究不足
该研究仅限于掺杂PbI2的CH3NH3PbI3钙钛矿及横向器件结构;稳定性测试显示一个月后衰减约15%,且性能可能随其他钙钛矿组分或器件架构而变化。实验在受控环境(手套箱)中进行,可能无法完全反映实际条件。
1:实验设计与方法选择:
本研究通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、时间分辨光致发光光谱(TRPL)和导电原子力显微镜(PC-AFM),系统探究了PbI2在CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜中的作用?;诓煌珻H3NH3I:PbI2比例(
2:
3:
4:
5:
1)的前驱体溶液沉积钙钛矿薄膜,制备了横向结构光电探测器。
6:样本选择与数据来源:
钙钛矿前驱体溶液通过将CH3NH3I(MAI)和PbI2溶解于固定1 mol/L PbI2浓度的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中配制,调节MAI:PbI2摩尔比。器件制备采用氧化铟锡(ITO)玻璃基底。
7:实验设备与材料清单:
材料包括MAI、PbI2、DMF、ITO玻璃、聚四氟乙烯滤膜;设备包含场发射扫描电镜(SU-70,日立)、X射线衍射仪(Rigaku D/MAX-2500)、荧光光谱仪(FS5,爱丁堡仪器)、导电原子力显微镜(布鲁克Dimension ICON)、电化学工作站(CHI 760e)、LED光源(MCWHF2,Thorlabs)、功率计(TES-132/PM100D+S121C传感器)及激光器(532 nm,长春新产业)。
8:DMF、ITO玻璃、聚四氟乙烯滤膜;设备包含场发射扫描电镜(SU-70,日立)、X射线衍射仪(Rigaku D/MAX-2500)、荧光光谱仪(FS5,爱丁堡仪器)、导电原子力显微镜(布鲁克Dimension ICON)、电化学工作站(CHI 760e)、LED光源(MCWHF2,Thorlabs)、功率计(TES-132/PM100D+S121C传感器)及激光器(532 nm,长春新产业)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:依次进行ITO基底清洗与图案化处理、空气等离子体处理、钙钛矿薄膜旋涂与退火,手套箱内完成器件制备。表征手段包括:SEM观测形貌、XRD分析组分、PL/TRPL研究光学特性、IV/I-t测试电学性能、PC-AFM分析局域光电流。
9:数据分析方法:
通过XRD图谱进行物相鉴定,拟合PL/TRPL数据计算载流子寿命,利用IV曲线计算响应度与探测率,采用NanoScope-Analysis软件分析PC-AFM电流分布图。
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