过渡金属离子掺杂钙钛矿量子点的合成与光学特性研究开题报告

全文总字数：4517字

1. 研究目的与意义（文献综述）

量子点就是在空间三个维度上都有量子限域效应的半导体晶体。在量子点中，由于量子限域效应的作用，能级的位置会发生一些变化。导带向上移，价带向下移，原来连续的能级也会变得分立。这些变化的结果就是量子点的带隙会比体相半导体大，并且对不同能量的光子的吸收有选择性。量子点的发光是电子和空穴复合的结果，或者叫做激子湮灭。电子会将导带内的能级当作阶梯，一级级往下走，直到来带导带底。而空穴则会在价带内向上走，直到来带价带顶，电子和空穴会在这里复合，放出一个光子。但由于缺陷的存在，相当于给量子点增加了许多额外能级，当电子和空穴进入缺陷能级，将会降低电子空穴的复合率，导致发光效率降低。我们的研究目的就是获得发光效率高的量子点。

全无机钙钛矿纳米材料由于其优异的光学和光电性能,近几年在光伏、光电子等领域得到了蓬勃的发展。然而,该材料较差的稳定性,容易遭受水、氧、光和热的破坏等缺点,一直以来制约其走向实际应用。为了从根本上改善这一问题,我们选用过渡金属离子掺杂钙钛矿量子点为研究对象,利用掺杂的手段,在保持材料优异性能的基础上进行优化或改性，期望开发材料新的性能从而丰富该领域的研究。因此本论文选择了过渡金属离子,从掺杂全无机钙钛矿纳米材料的合成出发,将理论计算与实验相结合,系统地研究了掺杂离子对宿主纳米晶光学、光电性能以及稳定性等的影响,并对其应用进行了初步探索。

无机钙钛矿（cspbx3, x= cl, br, i）由于其高效吸收及发光特性，及其在太阳能电池，发光二极管（led）等领域的重要潜在应用而备受关注。 但是，cspbbr3钙钛矿量子点的发光位置较为固定，难以调控。cspbx3量子点的阴离子调整可以有效的改变半导体的禁带宽度，为调整量子点的发光提供了基础。 pb2 的替代也是调节半导体禁带宽度及量子点发光的有效途径。本课题采用传统热注射法及一锅法制备具有良好发光性能及发光位置可调的过渡金属离子掺杂cspb1-xzn(sb)x.br3量子点材料，探讨其发光性能，以及过渡金属离子掺杂与量子点之间的相互作用，意在获得具有高效可调可见发光性能的量子点材料。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

（1）文献调研及理论学习

通过国内外相关文献的调研，了解国内外无机钙钛矿量子点材料的研究概况和发展趋势，掌握钙钛矿量子点的背景和基础知识。了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系；

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。制定技术方案，并完成开题报告；

第4-6周：按照实验方案，制备过渡元素掺杂量子点材料；

第7-11周：吸收、发光等光学性能测试及xrd，tem, eds等结构组分表征，进一步优化合成制备工艺；

4. 参考文献（12篇以上）

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[2] s. n.vijayaraghavan,jacob wall,lin li,guozhong xing,qian zhang,feng yan. lowtemperature processed highly efficient hole-transport-layer free carbon-basedplanar perovskite solar cells with sno 2 quantum dotelectron-transport-layer[j]. materials today physics,2020.

[3] qaidsaif m h,al-asbahi b a,ghaithan hamid m,alsalhi m s,al dwayyan abdullah s.optical and structural properties of cspbbr₃ perovskite quantumdots/pfo polymer composite thin films.[j]. journal of colloid and interfacescience,2020,563.