摘要
卤化铅钙钛矿因其独特的性质如合适的带隙、高吸收系数、高缺陷容忍性、优异的电荷载流子迁移率而在光电器件领域得到了广泛的发展，已被认为是光伏和光电的有效材料。然而，尽管卤化铅钙钛矿具有优异的性质，但其也面临着重大挑战，如长期暴露于光、湿度或高温下缺乏良好的稳定性，尤其是铅元素的固有毒性会造成生态环境的污染。最近，稳定且廉价无毒的零维/一维（0D/1D）的Cs-Cu-X(X=Cl-,Br-,I-)材料因其独特的性质如高效的发光强度、良好的热稳定性、大斯托克斯位移、宽带发射等特性，而在紫外光探测、压力传感器、发光二极管（LED）、透明太阳能聚光器、闪烁体等光电器件领域得到了深入的研究。同为正交相的Cs-Ag-X(X=Cl-,Br-,I-)在分子维度上呈现出和Cs-Cu-X相似的0D/1D/2D晶体结构，在离子电导率和光子晶体领域有着潜在的应用前景。然而，在Cs-Cu-X的高效制备和探究影响其相变的因素等方面仍存在一定问题。此外，并没有对Cs-Ag-X进行系统的光学性质研究，这极大的限制了其在光电器件领域的发展。更为重要的是，在制备高光产率、快速响应时间的全无机闪烁体器件领域仍面临着一定的挑战。有鉴于此，本论文的主要内容如下： 在第二章中，通过简单的调控两种反应底物Cs-X和Cu-X的化学计量比，利用固相研磨的方法合成了一系列具有大斯托克斯位移、大的发射半峰宽、光致发光范围覆盖蓝紫光到黄光的Cs-Cu-X(X=Cl-,Br-,I-)，其中Cs3Cu2Cl5和Cs3Cu2I5的PLQY接近100%。同时，DFT理论计算的结果确定了各构型中能带的大小和组成，进一步支持了光学表征的准确性。此外，在水的诱导下，实现了不同晶体结构Cs3Cu2I5和CsCu2I3之间原位的可逆转换，有趣的是，结构的转换同时也伴随着黄色（CsCu2I3）和蓝色（Cs3Cu2I5）光致荧光的转换。当空气湿度为70%时，Cs3Cu2I5膜的水响应时间为30秒并具有良好的可重复性。 在第三章中，受限于Cs-Cu-X的荧光光谱不能实现全光谱的覆盖，更大离子半径的Ag离子被引入来代替相对较小半径的Cu离子，以期实现大范围的光谱覆盖。本章中通过固相球磨法高效、普适性的合成了一系列稳定的具有大斯托克斯位移和大半峰宽的Cs-Ag-X(X=Cl-,Br-,I-)，荧光量子效率为17%-68%，其光致荧光光谱实现了从紫外到近红外的全可见光谱覆盖。通过光学表征确定了其发射光谱的峰位，其中Cs2AgCl3为蓝紫色荧光（397nm），CsAg2I3为蓝色荧光（468nm），Cs2AgBr3为绿色荧光（524nm），Cs2AgI3为黄色荧光（595nm），CsAgCl2为橙黄荧光（620nm）及CsAgBr2为近红外荧光（820nm）。通过改变CsAg(Clx/Br1-x)2中的卤素组分，CsAg(Clx/Br1-x)2发射光谱峰位可以在CsAgCl2（620nm）到CsAgBr2（820nm）之间可以实现连续可调。此外，Cs-Ag-X具有11.8-135ns的快速响应时间和优异的X射线吸收能力，在X-射线的激发下具有闪烁体性质，其中CsAgCl2的光产率为8400光子/MeV。 在第四章中，本章中合成了一系列xCu:Cs2AgI3化合物，并确定了最优Cu离子（I）的掺杂浓度为0.66%。具有1D形貌特征、宽带发射的0.66%Cu:Cs2AgI3单晶呈现出明亮的蓝绿色荧光（荧光量子效率为73%），发射光谱峰位为488nm。在X-射线闪烁体应用上，Cu:Cs2AgI3具有良好的X-射线吸收能力，在25-33KeV的医用检测区间内对X-射线的吸收能力优于商用闪烁体Tl:CsI，无自吸收的特性使其具有27000光子/MeV的高光产率，最低检测限为6.69μGyS-1。更为重要的是，0.66%Cu:Cs2AgI3闪烁体具有288ns的快速响应时间，为实现闪烁体的无余晖动态X射线成像提供了广阔的前景。
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