摘要
近年来，全无机钙钛矿CsPbX3（X=Br，Cl，I）纳米晶由于优异的光电性能在太阳能电池、发光二极管、光电探测器等领域表现出了极高的应用潜力。在半导体材料的各类形态中，一维纳米结构往往具有独特的优势，例如长的载流子寿命、低的激子损耗、高效的载流子传输和各向异性的发光。实现一维无机钙钛矿纳米晶的可控合成，深入研究一维纳米晶的形成过程，实现纳米晶的发光调控将极大推动钙钛矿材料的发展，加快钙钛矿材料的实际应用。在本论文的研究中，我们使用溶剂热法实现了一维无机钙钛矿纳米晶（纳米棒、纳米线）的可控合成，详细研究了合成工艺对纳米晶发光性能的影响，探索了纳米线在光电领域的应用。研究内容包括： （1）采用溶剂热法实现了CsPbI3钙钛矿纳米棒的可控合成，并研究了其光致发光（PL）性能。CsPbI3纳米棒具有超细的直径（~4.6nm）、均一的尺寸、窄的光致发光半峰宽（~29nm）以及良好的发光效率。研究了溶剂热反应时间、反应温度对纳米晶形貌和发光性能的影响。通过改变溶剂热反应时间能更有效地实现纳米棒尺寸和发光的精确调控。由于强的量子限域效应，纳米棒直径的微弱差异即导致了PL发射的较大变化（609-627nm）。此外，对纳米棒的稳定性做了进一步测试，配体去除后样品的结构转变表明了表面配体的存在对CsPbI3纳米棒结构稳定的重要性。 （2）使用溶剂热法合成了具有高长径比的CsPbBr3纳米线，详细研究了反应时间、配体用量、配体种类对纳米晶结构、形貌及发光性能的影响。通过调控油胺和油酸配体的用量实现了纳米晶的维度调控，获得了不同形貌的CsPbBr3纳米晶（纳米线、纳米颗粒、微米片）。通过使用短链配体（十二胺）替代油胺配体，实现了直径更细（~10nm）的纳米线的合成。对配体的研究表明，适量配体的使用对钙钛矿结构的形成和纳米晶的一维定向生长起到了决定性作用。 （3）使用不同的工艺（纳米线旋涂工艺、纺丝工艺）构筑了基于CsPbBr3纳米线的柔性光电探测器，对光电探测器进行了电流-电压（I-V）测试、时间响应（I-t）测试、柔性测试，得到了CsPbBr3纳米线光电器件的探测率、开关比、响应速度。旋涂工艺光电器件的探测率最高为1.9×1011Jones，开关比达到2.2×102，响应时间小于3ms，并具有良好的抗弯折能力。纺丝工艺制备的光电探测器更是表现出了显著增强的光电响应能力，探测率最高为4.5×1011Jones，开关比达到2.3×103，这归因于纳米线定向排列带来的更高效的载流子传输。
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