摘要
近年来，在追求高性能的光电器件的驱动下，无机钙钛矿材料CsPbX3(X=Cl,Br,I)备受关注。其不仅具有优异的载流子扩散长度，同时还拥有非常高的光量子产率，因此，不论是在太阳能电池或者发光二极管（LED）等器件中都具有广泛应用。同时，对于不同的需求，也催生出对无机钙钛矿各方面不同的改进方向。对于光电器件如太阳能电池、光电探测器等，发展一种成膜质量高、且稳定性高的制备工艺对于最终器件性能尤为重要。而对于LED、激光器等器件而言，钙钛矿的荧光波长可调，荧光强度增强则是其首要考虑的问题。因此，本文针对无机钙钛矿薄膜的制备工艺及其性能提升展开研究，完成了以下工作： 1、开发了一种利用脉冲激光沉积（PLD）实现的固相反应方法制备CsPbIxBr3?x(x=0,1,2,3)薄膜，通过选择两个靶材，可以改变CsPbIxBr3?x薄膜的卤族元素的比例。通过对薄膜的表征，证明了固相反应法在薄膜制备上的成功，所制备的薄膜具有良好的结晶度以及较小的粗糙度。利用表面能的计算结果，解释了固相反应中沉积顺序的影响，确定了应该先沉积含Cs原料前驱体薄膜。将所制备的薄膜应用于光电探测器中，实现了良好的开关比，并且在超高湿度(90-95%)下具有长时间的稳定性。通过对制备的薄膜晶粒尺寸的研究发现，薄膜晶粒尺寸随着薄膜的厚度变化，可在40-150nm范围协调，在小晶粒的情况下实现了明亮的荧光。利用PLD的优势，通过设计金属掩膜版，实现了低成本低污染，高精度微米阵列(9.6μm)的制备，同时还应用于制备荧光图案，实现不同场景的应用。通过制备大面积(3cm×3cm)和高厚度(2.535μm)薄膜，证明了PLD固相反应可以在具有不同需求的器件中应用。 2、通过热注入法制备CsPbI3量子点，荧光计下展示出明亮的红色，透射电镜测试表明其颗粒分散均匀，尺寸相对均匀，集中于15nm左右。随后旋涂成薄膜，吸收谱及光致发光（PL）测试证明了其荧光性能，PL峰大约在690nm，与吸收带边重合，半高宽约为35nm，展示出良好的荧光特性。进一步引入了等离激元腔结构SiO2/Ag，此结构是由400nm直径的SiO2小球以及其上镀的40nmAg构成，并在其上镀了绝缘层Al2O3，防止Ag和CsPbI3的直接接触，最后再旋涂CsPbI3量子点。吸收谱以及PL的对比测试，结果表明，SiO2/Ag/Al2O3/CsPbI3对532nm的光吸收比纯CsPbI3薄膜增强了10倍，导致荧光也增强了10倍。通过SiO2/Ag/Al2O3结构，成功的实现了CsPbI3荧光的增强，有助于其今后进一步应用于LED或激光器件。
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