CsPbBr?微米晶的CVD法合成、結(jié)構(gòu)與發(fā)光性能的深度探究一、引言1.1研究背景與意義在當(dāng)今科技飛速發(fā)展的時(shí)代，光電子領(lǐng)域作為前沿研究方向之一，對(duì)于推動(dòng)信息、能源、醫(yī)療等多個(gè)重要領(lǐng)域的進(jìn)步起著關(guān)鍵作用。而新型光電子材料的探索與研究，一直是該領(lǐng)域的核心任務(wù)，因?yàn)椴牧系男阅苤苯記Q定了光電子器件的功能和應(yīng)用范圍。鈣鈦礦材料，尤其是具有ABX?結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物鈣鈦礦，憑借其獨(dú)特的物理性質(zhì)，近年來在光電子領(lǐng)域嶄露頭角，成為研究熱點(diǎn)。這類材料具備可調(diào)諧帶寬，意味著可以根據(jù)實(shí)際需求對(duì)其光學(xué)性能進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，以適應(yīng)不同光電子器件的工作波長要求，在發(fā)光二極管、激光增益介質(zhì)以及光電探測(cè)器等方面展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。CsPbBr?微米晶作為鈣鈦礦材料家族中的重要成員，具有許多優(yōu)異的特性。從光學(xué)性能上看，它具有獨(dú)特的發(fā)光特性，其發(fā)光峰可實(shí)現(xiàn)精確調(diào)控，這為其在發(fā)光二極管、激光器等發(fā)光器件中的應(yīng)用提供了廣闊前景。例如，在照明領(lǐng)域，可利用其精確的發(fā)光峰調(diào)控特性，制備出高顯色指數(shù)、低能耗的新型照明光源；在顯示領(lǐng)域，能夠?qū)崿F(xiàn)更鮮艷、更準(zhǔn)確的色彩顯示，提升顯示設(shè)備的畫質(zhì)和視覺效果。在光電探測(cè)器方面，CsPbBr?微米晶展現(xiàn)出高靈敏度和快速響應(yīng)速度的優(yōu)勢(shì)，有望應(yīng)用于高速光通信、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，能夠快速、準(zhǔn)確地探測(cè)光信號(hào)，為信息的快速傳輸和環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提供有力支持?；瘜W(xué)氣相沉積（CVD）法作為一種重要的材料制備技術(shù)，在CsPbBr?微米晶的合成中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。該方法能夠精確控制反應(yīng)條件，如溫度、壓力、氣體流量等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)CsPbBr?微米晶的尺寸、形貌和結(jié)晶質(zhì)量的精確調(diào)控。通過精確控制這些參數(shù)，可以制備出尺寸均一、形貌規(guī)則的CsPbBr?微米晶，為后續(xù)的器件制備和性能研究提供高質(zhì)量的材料基礎(chǔ)。而且，CVD法制備的CsPbBr?微米晶具有較高的結(jié)晶質(zhì)量，缺陷密度低，這對(duì)于提高材料的電學(xué)和光學(xué)性能至關(guān)重要，能夠減少載流子的散射和復(fù)合，提高器件的效率和穩(wěn)定性。深入研究CsPbBr?微米晶的結(jié)構(gòu)，對(duì)于理解其內(nèi)在的物理性質(zhì)和性能機(jī)制具有不可或缺的作用。材料的結(jié)構(gòu)決定其性質(zhì)，通過對(duì)CsPbBr?微米晶晶體結(jié)構(gòu)的研究，能夠揭示其原子排列方式、晶格參數(shù)等信息，從而深入了解其電學(xué)、光學(xué)性能的內(nèi)在起源。例如，晶體結(jié)構(gòu)中的原子間相互作用和電子云分布，會(huì)直接影響載流子的遷移率和復(fù)合幾率，進(jìn)而影響材料的光電性能。對(duì)CsPbBr?微米晶發(fā)光性能的研究同樣具有重要意義。發(fā)光性能是CsPbBr?微米晶在眾多光電子應(yīng)用中的關(guān)鍵性能指標(biāo)，研究其發(fā)光機(jī)制，如激發(fā)態(tài)弛豫過程、輻射復(fù)合和非輻射復(fù)合等，可以為優(yōu)化其發(fā)光性能提供理論依據(jù)。通過優(yōu)化發(fā)光性能，能夠提高其在發(fā)光器件中的發(fā)光效率和穩(wěn)定性，降低能耗，延長器件壽命，推動(dòng)光電子器件的發(fā)展和應(yīng)用。1.2CsPbBr?微米晶概述CsPbBr?微米晶屬于全無機(jī)鈣鈦礦材料，具有典型的ABX?型鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)，其中A位為銫離子（Cs?），B位為鉛離子（Pb2?），X位為溴離子（Br?）。這種結(jié)構(gòu)賦予了CsPbBr?微米晶獨(dú)特的物理性質(zhì)，使其在光電器件領(lǐng)域展現(xiàn)出諸多優(yōu)勢(shì)。在晶體結(jié)構(gòu)方面，CsPbBr?微米晶的晶格結(jié)構(gòu)決定了其原子間的相互作用和電子云分布，進(jìn)而對(duì)其電學(xué)和光學(xué)性能產(chǎn)生關(guān)鍵影響。其結(jié)構(gòu)中的離子鍵和共價(jià)鍵相互作用，使得電子在晶格中的傳輸具有一定的特性，為其在光電器件中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。從光學(xué)性能來看，CsPbBr?微米晶的帶隙約為2.3-2.4eV，對(duì)應(yīng)于綠光發(fā)射區(qū)域，這使得它在發(fā)光二極管（LED）應(yīng)用中具有重要價(jià)值。通過精確調(diào)控其尺寸、形貌以及晶體結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其發(fā)光峰位置和強(qiáng)度的精細(xì)調(diào)節(jié)，滿足不同顯示和照明場(chǎng)景的需求。例如，在新一代顯示技術(shù)中，CsPbBr?微米晶有望用于制備高分辨率、高色域的顯示面板，能夠呈現(xiàn)出更加鮮艷、逼真的色彩，提升用戶的視覺體驗(yàn)；在照明領(lǐng)域，基于CsPbBr?微米晶的LED光源可以實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能的照明效果，為綠色照明發(fā)展提供新的解決方案。在光電探測(cè)器方面，CsPbBr?微米晶展現(xiàn)出高靈敏度和快速響應(yīng)速度的優(yōu)異性能。其內(nèi)部的載流子遷移率較高，能夠快速地對(duì)光信號(hào)做出響應(yīng)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，這使得它在高速光通信、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。在高速光通信中，可用于制造高速光探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的快速接收和處理，提高通信速率；在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，能夠快速、準(zhǔn)確地探測(cè)環(huán)境中的光信號(hào)變化，用于監(jiān)測(cè)污染物濃度、空氣質(zhì)量等參數(shù)。此外，CsPbBr?微米晶還具有良好的雙光子吸收特性，在雙光子激發(fā)熒光成像、光存儲(chǔ)等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。在雙光子激發(fā)熒光成像中，利用其雙光子吸收特性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生物組織的深層成像，為生物醫(yī)學(xué)研究提供有力的工具；在光存儲(chǔ)領(lǐng)域，有望開發(fā)新型的光存儲(chǔ)介質(zhì)，提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度和讀寫速度。1.3研究目的與內(nèi)容本研究旨在深入探究化學(xué)氣相沉積（CVD）法合成的CsPbBr?微米晶的結(jié)構(gòu)與發(fā)光性能，為其在光電子領(lǐng)域的應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。在合成方法研究方面，本研究將基于化學(xué)氣相沉積法，系統(tǒng)地研究CsPbBr?微米晶的合成過程。通過精確調(diào)控沉積溫度、反應(yīng)氣體流量、反應(yīng)時(shí)間以及襯底類型等關(guān)鍵參數(shù)，深入探究這些因素對(duì)CsPbBr?微米晶的生長速率、尺寸、形貌以及結(jié)晶質(zhì)量的影響規(guī)律。利用掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）等先進(jìn)表征手段，對(duì)合成的CsPbBr?微米晶的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)觀察和分析，以確定最佳的合成條件，從而制備出高質(zhì)量、尺寸均勻、形貌規(guī)則的CsPbBr?微米晶。關(guān)于結(jié)構(gòu)表征，本研究將運(yùn)用X射線衍射（XRD）技術(shù)，精確測(cè)定CsPbBr?微米晶的晶體結(jié)構(gòu)和晶格參數(shù)，深入分析其晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和穩(wěn)定性。通過高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM），從原子尺度觀察CsPbBr?微米晶的晶格結(jié)構(gòu)和缺陷分布，進(jìn)一步了解其微觀結(jié)構(gòu)特征。借助拉曼光譜和光致發(fā)光光譜等分析手段，研究CsPbBr?微米晶的振動(dòng)模式和電子躍遷特性，為深入理解其結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系提供有力依據(jù)。針對(duì)發(fā)光性能，本研究將采用光致發(fā)光光譜（PL）和電致發(fā)光光譜（EL）等測(cè)試方法，全面研究CsPbBr?微米晶的發(fā)光特性。精確測(cè)量其發(fā)光峰位置、強(qiáng)度、半高寬等參數(shù)，深入分析其發(fā)光機(jī)制，包括激發(fā)態(tài)弛豫過程、輻射復(fù)合和非輻射復(fù)合等。通過改變激發(fā)光強(qiáng)度、溫度等外部條件，研究CsPbBr?微米晶發(fā)光性能的變化規(guī)律，為優(yōu)化其發(fā)光性能提供理論指導(dǎo)。本研究還將深入探討CsPbBr?微米晶結(jié)構(gòu)對(duì)發(fā)光性能的影響。通過結(jié)構(gòu)表征與發(fā)光性能測(cè)試結(jié)果的關(guān)聯(lián)分析，揭示晶體結(jié)構(gòu)、缺陷、表面狀態(tài)等因素對(duì)發(fā)光性能的內(nèi)在影響機(jī)制。研究不同尺寸和形貌的CsPbBr?微米晶的發(fā)光性能差異，為通過結(jié)構(gòu)調(diào)控實(shí)現(xiàn)發(fā)光性能優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，研究CsPbBr?微米晶與襯底或其他材料復(fù)合時(shí)的界面結(jié)構(gòu)對(duì)發(fā)光性能的影響，為其在光電器件中的應(yīng)用提供關(guān)鍵參考。二、CVD法合成CsPbBr?微米晶2.1CVD法原理及特點(diǎn)2.1.1CVD法基本原理化學(xué)氣相沉積（ChemicalVaporDeposition，CVD）是一種在氣態(tài)條件下，通過化學(xué)反應(yīng)使氣態(tài)物質(zhì)在加熱的固態(tài)基體表面生成固態(tài)物質(zhì)并沉積的工藝技術(shù)。其基本過程涉及多個(gè)關(guān)鍵步驟，首先是形成揮發(fā)性物質(zhì)，通常是將含有目標(biāo)元素的氣態(tài)化合物（如金屬鹵化物、金屬有機(jī)化合物等）與載氣（如H?、Ar或N?等）混合，這些氣態(tài)化合物作為反應(yīng)前驅(qū)體，在后續(xù)反應(yīng)中提供形成固態(tài)沉積物所需的原子或分子。將這些混合氣體均勻地輸送至反應(yīng)室中的高溫基板上，在高溫環(huán)境下，氣態(tài)前驅(qū)體之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如熱解還原、氧化、水解、歧化、聚合等。這些反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致固態(tài)物質(zhì)在基板表面逐漸沉積并生長，從而形成所需的薄膜、晶體或涂層等材料。以CsPbBr?微米晶的合成為例，常用的反應(yīng)前驅(qū)體可能包括溴化銫（CsBr）蒸汽、溴化鉛（PbBr?）蒸汽等，在高溫和特定的反應(yīng)條件下，它們?cè)谝r底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，逐漸沉積并結(jié)晶形成CsPbBr?微米晶。其化學(xué)反應(yīng)式可以簡(jiǎn)單表示為：CsBr(g)+PbBr?(g)→CsPbBr?(s)，這里的(g)表示氣態(tài)，(s)表示固態(tài)。在實(shí)際反應(yīng)過程中，反應(yīng)條件如溫度、壓力、氣體流量等對(duì)反應(yīng)速率和產(chǎn)物的質(zhì)量、形貌等有著重要影響。合適的溫度能夠促進(jìn)氣態(tài)前驅(qū)體的分解和反應(yīng)，壓力則影響氣體分子的碰撞頻率和反應(yīng)平衡，氣體流量控制著反應(yīng)前驅(qū)體的供應(yīng)速率，進(jìn)而影響CsPbBr?微米晶的生長速率和質(zhì)量。2.1.2CVD法在材料合成中的優(yōu)勢(shì)CVD法在材料合成領(lǐng)域具有諸多顯著優(yōu)勢(shì)，使其成為制備高質(zhì)量材料的重要技術(shù)手段。CVD法能夠精確控制材料的成分和結(jié)構(gòu)。通過精確調(diào)節(jié)氣態(tài)前驅(qū)體的種類、比例以及反應(yīng)條件，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)材料化學(xué)成分的精準(zhǔn)調(diào)控，從而制備出具有特定成分和性能的材料。在制備CsPbBr?微米晶時(shí)，可以通過精確控制CsBr和PbBr?蒸汽的流量比例，確保CsPbBr?微米晶中Cs、Pb和Br的原子比例符合化學(xué)計(jì)量比，從而保證其晶體結(jié)構(gòu)的完整性和性能的穩(wěn)定性。這種精確的成分控制對(duì)于材料的電學(xué)、光學(xué)性能至關(guān)重要，能夠滿足不同光電子器件對(duì)材料性能的嚴(yán)格要求。該方法能夠制備出高質(zhì)量的薄膜和晶體。在高溫和良好的反應(yīng)控制條件下，CVD法可以使固態(tài)物質(zhì)在襯底表面逐層均勻沉積，形成結(jié)晶質(zhì)量高、缺陷密度低的薄膜和晶體。這對(duì)于CsPbBr?微米晶在光電器件中的應(yīng)用具有重要意義，高質(zhì)量的CsPbBr?微米晶能夠減少載流子的散射和復(fù)合，提高光電器件的效率和穩(wěn)定性。在發(fā)光二極管中，高質(zhì)量的CsPbBr?微米晶作為發(fā)光材料，能夠提高發(fā)光效率和發(fā)光穩(wěn)定性，降低能耗，延長器件壽命。CVD法還具有良好的工藝靈活性。它可以在不同形狀和材質(zhì)的襯底上進(jìn)行沉積，包括平面襯底、曲面襯底以及各種無機(jī)、有機(jī)材料襯底。這使得CVD法能夠適應(yīng)多種應(yīng)用場(chǎng)景，為制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)和多功能的光電子器件提供了可能。在制備柔性光電子器件時(shí)，可以在柔性聚合物襯底上通過CVD法沉積CsPbBr?微米晶，實(shí)現(xiàn)器件的柔性化和可穿戴化，拓展了光電子器件的應(yīng)用領(lǐng)域。而且，CVD法可以通過改變反應(yīng)條件和前驅(qū)體，制備出多種類型的材料，包括金屬、合金、陶瓷和化合物等，進(jìn)一步豐富了材料的選擇和應(yīng)用范圍。2.2CsPbBr?微米晶CVD法合成步驟2.2.1實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備合成CsPbBr?微米晶所需的主要材料包括溴化銫（CsBr）和溴化鉛（PbBr?），它們作為提供Cs、Pb和Br元素的前驅(qū)體，其純度對(duì)合成產(chǎn)物的質(zhì)量至關(guān)重要。實(shí)驗(yàn)中選用的CsBr和PbBr?純度均需達(dá)到99.9%以上，以減少雜質(zhì)對(duì)CsPbBr?微米晶結(jié)構(gòu)和性能的影響。雜質(zhì)的存在可能會(huì)引入額外的缺陷，影響晶體的生長和結(jié)晶質(zhì)量，進(jìn)而影響其光學(xué)和電學(xué)性能。襯底材料的選擇對(duì)CsPbBr?微米晶的生長和性能也有重要影響。常見的襯底材料有硅（Si）片、云母片等。本實(shí)驗(yàn)選用的Si片，其表面需經(jīng)過嚴(yán)格的清洗和處理，以確保表面的平整度和清潔度，為CsPbBr?微米晶的生長提供良好的基礎(chǔ)。在清洗過程中，通常采用丙酮、乙醇等有機(jī)溶劑進(jìn)行超聲清洗，去除表面的油污和雜質(zhì)，然后用去離子水沖洗干凈，再經(jīng)過氮?dú)獯蹈商幚?。云母片具有原子?jí)平整的表面，能夠?yàn)镃sPbBr?微米晶的生長提供均勻的成核位點(diǎn)，有利于獲得高質(zhì)量的微米晶。載氣在CVD法合成中起著關(guān)鍵作用，它負(fù)責(zé)將氣態(tài)的前驅(qū)體輸送到反應(yīng)區(qū)域。實(shí)驗(yàn)中常用的載氣為氬氣（Ar），其純度需達(dá)到99.999%以上，以保證反應(yīng)環(huán)境的純凈。高純度的Ar氣可以避免雜質(zhì)氣體對(duì)反應(yīng)的干擾，確保CsPbBr?微米晶的合成過程不受外界因素的影響，從而保證合成產(chǎn)物的質(zhì)量和性能。此外，實(shí)驗(yàn)中還可能需要一些輔助材料，如用于清洗和處理襯底的丙酮、乙醇、去離子水等，以及用于密封和連接反應(yīng)裝置的密封膠、管件等。這些輔助材料的質(zhì)量和純度也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，因此需要選擇質(zhì)量可靠的產(chǎn)品。2.2.2具體合成流程將一定比例的CsBr和PbBr?粉末均勻混合，放入耐高溫的陶瓷舟中。這兩種粉末的比例需嚴(yán)格按照化學(xué)計(jì)量比Cs:Pb=1:1進(jìn)行配置，以確保最終合成的CsPbBr?微米晶具有正確的化學(xué)組成。若比例不準(zhǔn)確，可能會(huì)導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)的缺陷，影響其性能。例如，Cs含量過高可能會(huì)導(dǎo)致晶體中出現(xiàn)Cs空位，影響載流子的傳輸；Pb含量過高則可能會(huì)引入雜質(zhì)相，降低晶體的純度。將裝有混合粉末的陶瓷舟放置在管式爐的恒溫區(qū)，同時(shí)將經(jīng)過清洗和處理的襯底放置在陶瓷舟下游適當(dāng)位置，襯底與陶瓷舟之間的距離一般控制在5-10cm，這個(gè)距離的選擇會(huì)影響前驅(qū)體蒸汽在襯底表面的沉積速率和分布均勻性。距離過近，前驅(qū)體蒸汽濃度過高，可能導(dǎo)致晶體生長過快，形成的微米晶尺寸不均勻；距離過遠(yuǎn)，前驅(qū)體蒸汽濃度過低，晶體生長速率緩慢，甚至可能無法生長。向管式爐中通入Ar氣，以排除爐內(nèi)的空氣，營造一個(gè)惰性的反應(yīng)環(huán)境。Ar氣的流量一般控制在50-200sccm（標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分鐘），流量過大會(huì)導(dǎo)致前驅(qū)體蒸汽被快速帶出反應(yīng)區(qū)域，不利于晶體的生長；流量過小則無法有效排除空氣，可能會(huì)引入氧氣、水汽等雜質(zhì)，影響反應(yīng)的進(jìn)行和產(chǎn)物的質(zhì)量。在通氣一段時(shí)間（通常為10-30分鐘）后，確保爐內(nèi)空氣被充分置換，再開始升溫。以一定的升溫速率將管式爐加熱至設(shè)定溫度，這個(gè)溫度通常在400-600℃之間。升溫速率一般控制在5-15℃/min，緩慢的升溫過程可以使CsBr和PbBr?粉末逐漸均勻地?fù)]發(fā)，避免因溫度變化過快導(dǎo)致的揮發(fā)不均勻，從而影響晶體的生長質(zhì)量。在達(dá)到設(shè)定溫度后，保持恒溫一段時(shí)間，通常為1-3小時(shí)，以使CsBr和PbBr?充分揮發(fā)并在襯底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成CsPbBr?微米晶。在恒溫過程中，前驅(qū)體蒸汽在載氣的攜帶下，傳輸?shù)揭r底表面，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并逐漸沉積，晶體開始生長。反應(yīng)結(jié)束后，停止加熱，繼續(xù)通入Ar氣，讓管式爐自然冷卻至室溫。緩慢的冷卻過程可以避免因溫度驟降導(dǎo)致的晶體內(nèi)部應(yīng)力過大，從而防止晶體出現(xiàn)裂紋或缺陷。冷卻時(shí)間一般需要數(shù)小時(shí)，具體時(shí)間取決于管式爐的大小和冷卻速度。待管式爐完全冷卻后，取出襯底，此時(shí)可以觀察到襯底表面生長有CsPbBr?微米晶。通過掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）等表征手段，可以對(duì)合成的CsPbBr?微米晶的形貌、尺寸和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的分析和研究。2.3合成過程中的影響因素2.3.1溫度的影響在CsPbBr?微米晶的CVD法合成過程中，溫度是一個(gè)極為關(guān)鍵的影響因素，對(duì)CsPbBr?微米晶的生長速率、結(jié)晶質(zhì)量和形貌起著決定性作用。溫度對(duì)CsPbBr?微米晶的生長速率有著顯著影響。在較低溫度下，前驅(qū)體的揮發(fā)速率較慢，氣態(tài)分子的活性較低，導(dǎo)致它們?cè)谝r底表面的化學(xué)反應(yīng)速率減緩，從而使得CsPbBr?微米晶的生長速率降低。有研究表明，當(dāng)溫度低于400℃時(shí)，CsPbBr?微米晶的生長速率極其緩慢，甚至可能無法生長。這是因?yàn)榈蜏叵?，CsBr和PbBr?蒸汽分子的動(dòng)能較小，難以克服反應(yīng)的活化能，在襯底表面的吸附和反應(yīng)概率降低，無法有效沉積形成晶體。而當(dāng)溫度過高時(shí)，前驅(qū)體的揮發(fā)速率過快，氣態(tài)分子在襯底表面的濃度過高，會(huì)導(dǎo)致晶體生長速率過快，容易形成尺寸不均勻的CsPbBr?微米晶。當(dāng)溫度超過600℃時(shí)，CsPbBr?微米晶的生長速率急劇增加，但同時(shí)晶體的尺寸分布變得非常不均勻，大尺寸的晶體和小尺寸的晶體混合存在。這是由于高溫下，前驅(qū)體蒸汽分子在襯底表面迅速反應(yīng)沉積，晶體的成核和生長過程難以控制，導(dǎo)致晶體尺寸差異較大。只有在合適的溫度范圍內(nèi)，前驅(qū)體的揮發(fā)速率適中，氣態(tài)分子在襯底表面能夠有序地反應(yīng)和沉積，從而實(shí)現(xiàn)CsPbBr?微米晶的勻速生長。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度控制在450-550℃時(shí)，CsPbBr?微米晶能夠以較為穩(wěn)定的速率生長，得到的晶體尺寸均勻性較好。溫度對(duì)CsPbBr?微米晶的結(jié)晶質(zhì)量也有著重要影響。較低溫度下，晶體的結(jié)晶過程不充分，容易產(chǎn)生缺陷和位錯(cuò)，影響晶體的質(zhì)量。在400℃合成的CsPbBr?微米晶，通過高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）觀察發(fā)現(xiàn)，晶體中存在較多的晶格缺陷和位錯(cuò)，這些缺陷會(huì)影響載流子的傳輸和復(fù)合，進(jìn)而影響其光學(xué)和電學(xué)性能。因?yàn)榈蜏叵?，原子的擴(kuò)散速率較慢，在晶體生長過程中，原子難以按照理想的晶格結(jié)構(gòu)排列，容易形成缺陷。而在過高溫度下，晶體生長過快，原子來不及進(jìn)行充分的排列和調(diào)整，同樣會(huì)導(dǎo)致結(jié)晶質(zhì)量下降。當(dāng)溫度達(dá)到650℃時(shí)，CsPbBr?微米晶的結(jié)晶質(zhì)量明顯下降，晶體的晶格結(jié)構(gòu)變得不完整，出現(xiàn)較多的晶格畸變。這是由于高溫下，原子的熱運(yùn)動(dòng)過于劇烈，晶體生長過程中的原子排列難以保持有序，導(dǎo)致晶格畸變。適宜的溫度能夠提供足夠的能量，使原子在晶體生長過程中能夠充分?jǐn)U散和排列，從而提高CsPbBr?微米晶的結(jié)晶質(zhì)量。在500℃左右合成的CsPbBr?微米晶，結(jié)晶質(zhì)量較高，晶格結(jié)構(gòu)完整，缺陷密度較低。通過X射線衍射（XRD）分析可知，此時(shí)晶體的衍射峰尖銳且強(qiáng)度高，表明晶體的結(jié)晶度良好。溫度還對(duì)CsPbBr?微米晶的形貌有著顯著影響。在不同溫度下，CsPbBr?微米晶會(huì)呈現(xiàn)出不同的形貌。較低溫度下，晶體的生長速率較慢，原子有足夠的時(shí)間在各個(gè)方向上均勻沉積，容易形成較為規(guī)則的形貌，如立方體形狀。當(dāng)溫度為450℃時(shí)，合成的CsPbBr?微米晶大多呈現(xiàn)出規(guī)則的立方體形貌，邊長較為均勻。這是因?yàn)樵诘蜏叵?，晶體的生長以表面擴(kuò)散為主，原子在各個(gè)晶面的沉積速率相對(duì)均勻，使得晶體能夠保持規(guī)則的形狀。隨著溫度升高，晶體的生長速率加快，不同晶面的生長速率差異逐漸顯現(xiàn)，導(dǎo)致晶體形貌發(fā)生變化。當(dāng)溫度升高到550℃時(shí)，CsPbBr?微米晶的形貌逐漸從立方體轉(zhuǎn)變?yōu)榘嗣骟w，且晶體的棱邊變得不那么清晰。這是由于高溫下，晶體的生長以氣相擴(kuò)散為主，不同晶面的原子沉積速率不同，導(dǎo)致晶體形貌發(fā)生改變。過高溫度下，晶體的生長變得無序，可能會(huì)形成不規(guī)則的團(tuán)聚體。當(dāng)溫度達(dá)到650℃時(shí)，CsPbBr?微米晶會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象，形成不規(guī)則的塊狀結(jié)構(gòu)。這是因?yàn)楦邷叵?，晶體生長過快，且原子的熱運(yùn)動(dòng)劇烈，導(dǎo)致晶體之間容易相互碰撞并團(tuán)聚在一起。2.3.2載氣流量的作用載氣流量在CsPbBr?微米晶的CVD法合成過程中起著至關(guān)重要的作用，它對(duì)氣態(tài)物質(zhì)的傳輸和沉積過程有著顯著影響，進(jìn)而決定了能否獲得均勻高質(zhì)量的CsPbBr?微米晶。載氣流量直接影響著氣態(tài)前驅(qū)體在反應(yīng)體系中的傳輸效率。當(dāng)載氣流量較低時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)攜帶的CsBr和PbBr?蒸汽分子數(shù)量較少，前驅(qū)體在反應(yīng)室內(nèi)的濃度較低，導(dǎo)致它們?cè)谝r底表面的沉積速率緩慢。有研究表明，當(dāng)載氣流量低于50sccm時(shí)，CsPbBr?微米晶的生長速率明顯降低，生長時(shí)間延長。這是因?yàn)檩d氣流量低，前驅(qū)體蒸汽分子在反應(yīng)室內(nèi)的擴(kuò)散速度慢，到達(dá)襯底表面的概率減小，無法為晶體生長提供足夠的物質(zhì)來源。而且，低載氣流量可能導(dǎo)致前驅(qū)體在反應(yīng)室內(nèi)分布不均勻，容易在局部區(qū)域形成濃度梯度，使得CsPbBr?微米晶的生長不均勻，出現(xiàn)尺寸和形貌的差異。在低載氣流量下，可能會(huì)在襯底的某些區(qū)域出現(xiàn)晶體生長稀疏，而在另一些區(qū)域生長密集的情況。這是因?yàn)榍膀?qū)體蒸汽分子在反應(yīng)室內(nèi)的擴(kuò)散受到限制，無法均勻地分布在襯底表面，導(dǎo)致晶體生長的不均勻性。而當(dāng)載氣流量過高時(shí)，雖然能夠快速地將前驅(qū)體輸送到襯底表面，但也會(huì)帶來一些問題。過高的載氣流量會(huì)使前驅(qū)體蒸汽分子在襯底表面的停留時(shí)間過短，來不及充分反應(yīng)和沉積就被帶出反應(yīng)區(qū)域，同樣會(huì)影響CsPbBr?微米晶的生長。當(dāng)載氣流量超過200sccm時(shí)，CsPbBr?微米晶的生長速率雖然會(huì)在初期有所增加，但隨著時(shí)間的推移，由于前驅(qū)體的利用率降低，晶體的生長逐漸減緩，甚至可能停止生長。這是因?yàn)檩d氣流量過大，前驅(qū)體蒸汽分子在襯底表面的吸附和反應(yīng)時(shí)間不足，無法有效地參與晶體的生長過程。而且，過高的載氣流量還可能對(duì)已生長的CsPbBr?微米晶產(chǎn)生沖擊，導(dǎo)致晶體表面的原子被吹離，影響晶體的完整性和質(zhì)量。在高載氣流量下，可能會(huì)觀察到CsPbBr?微米晶的表面出現(xiàn)粗糙、不平整的現(xiàn)象。這是因?yàn)楦咚俚妮d氣對(duì)晶體表面產(chǎn)生了物理沖擊，破壞了晶體表面的原子排列。合適的載氣流量對(duì)于獲得均勻高質(zhì)量的CsPbBr?微米晶至關(guān)重要。在合適的載氣流量下，載氣能夠穩(wěn)定地將前驅(qū)體蒸汽輸送到襯底表面，保證前驅(qū)體在襯底表面有足夠的濃度和停留時(shí)間，使其能夠充分反應(yīng)和沉積，從而實(shí)現(xiàn)CsPbBr?微米晶的均勻生長。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)載氣流量控制在100-150sccm時(shí)，CsPbBr?微米晶能夠在襯底表面均勻生長，晶體的尺寸和形貌較為一致，結(jié)晶質(zhì)量也較高。在這個(gè)載氣流量范圍內(nèi)，前驅(qū)體蒸汽分子在反應(yīng)室內(nèi)的分布均勻，能夠在襯底表面有序地反應(yīng)和沉積，形成高質(zhì)量的CsPbBr?微米晶。2.3.3襯底選擇的重要性襯底的選擇在CsPbBr?微米晶的生長過程中具有舉足輕重的地位，不同襯底的特性，如晶格匹配度、表面粗糙度等因素，會(huì)對(duì)CsPbBr?微米晶的晶體取向和附著力產(chǎn)生重要影響，進(jìn)而決定了晶體的生長質(zhì)量和性能。晶格匹配度是影響CsPbBr?微米晶生長的關(guān)鍵因素之一。當(dāng)襯底與CsPbBr?的晶格匹配度較高時(shí)，CsPbBr?微米晶在襯底表面的成核和生長過程能夠更好地遵循襯底的晶格結(jié)構(gòu)，有利于形成高質(zhì)量的晶體。以云母片作為襯底時(shí)，云母片具有原子級(jí)平整的表面和特定的晶格結(jié)構(gòu)，與CsPbBr?的晶格匹配度較好。在這種情況下，CsPbBr?微米晶能夠在云母片表面以較低的能量成核，并且在生長過程中，晶體的原子能夠沿著襯底的晶格方向有序排列，從而形成結(jié)晶質(zhì)量高、晶體取向一致的CsPbBr?微米晶。通過X射線衍射（XRD）分析可以發(fā)現(xiàn)，在云母片襯底上生長的CsPbBr?微米晶，其XRD圖譜中的衍射峰尖銳且強(qiáng)度高，表明晶體的結(jié)晶度良好，晶體取向較為一致。這是因?yàn)榫Ц衿ヅ涠雀?，減少了晶體生長過程中的晶格畸變和缺陷，使得晶體能夠有序生長。而當(dāng)襯底與CsPbBr?的晶格匹配度較差時(shí)，會(huì)在晶體與襯底的界面處產(chǎn)生較大的晶格失配應(yīng)力，這種應(yīng)力會(huì)影響晶體的生長方向和結(jié)晶質(zhì)量。如果選擇表面晶格結(jié)構(gòu)與CsPbBr?差異較大的襯底，在CsPbBr?微米晶生長過程中，為了適應(yīng)襯底的晶格結(jié)構(gòu)，晶體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量的缺陷和位錯(cuò)。這些缺陷和位錯(cuò)會(huì)阻礙載流子的傳輸，降低晶體的電學(xué)性能，同時(shí)也會(huì)影響晶體的光學(xué)性能，導(dǎo)致發(fā)光效率降低。通過透射電子顯微鏡（TEM）觀察可以發(fā)現(xiàn)，在晶格匹配度差的襯底上生長的CsPbBr?微米晶，其內(nèi)部存在較多的晶格缺陷和位錯(cuò)，晶體的結(jié)構(gòu)完整性受到破壞。這是因?yàn)榫Ц袷鋺?yīng)力使得晶體在生長過程中無法保持理想的晶格結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生缺陷。表面粗糙度也是襯底影響CsPbBr?微米晶生長的重要因素。表面粗糙度較低的襯底，如經(jīng)過精細(xì)處理的硅片，能夠?yàn)镃sPbBr?微米晶的生長提供均勻的成核位點(diǎn)，有利于晶體的均勻生長。在光滑的硅片襯底上，CsPbBr?微米晶的成核概率在整個(gè)襯底表面較為一致，晶體能夠以較為均勻的速率生長，從而獲得尺寸均勻的CsPbBr?微米晶。通過掃描電子顯微鏡（SEM）觀察可以發(fā)現(xiàn)，在光滑硅片襯底上生長的CsPbBr?微米晶，其尺寸分布較為集中，形貌也較為規(guī)則。這是因?yàn)楣饣囊r底表面能夠提供均勻的能量分布，使得晶體的成核和生長過程更加均勻。相反，表面粗糙度較高的襯底會(huì)導(dǎo)致CsPbBr?微米晶在不同位置的成核和生長速率存在差異，從而影響晶體的均勻性和質(zhì)量。粗糙的襯底表面存在許多凸起和凹陷，在這些位置，前驅(qū)體蒸汽分子的吸附和反應(yīng)情況不同，導(dǎo)致晶體的成核和生長速率不一致。在粗糙的襯底上，可能會(huì)出現(xiàn)一些區(qū)域晶體生長較快，而另一些區(qū)域生長較慢的情況，使得CsPbBr?微米晶的尺寸和形貌差異較大。這是因?yàn)楸砻娲植诙葘?dǎo)致襯底表面的能量分布不均勻，影響了晶體的成核和生長過程。襯底與CsPbBr?微米晶之間的附著力也會(huì)影響晶體的生長和應(yīng)用。附著力較強(qiáng)的襯底能夠保證CsPbBr?微米晶在生長過程中牢固地附著在襯底表面，不易脫落，有利于后續(xù)的器件制備和應(yīng)用。一些經(jīng)過特殊表面處理的襯底，能夠與CsPbBr?微米晶形成較強(qiáng)的化學(xué)鍵或物理吸附作用，提高了兩者之間的附著力。在制備基于CsPbBr?微米晶的光電器件時(shí)，較強(qiáng)的附著力能夠保證器件在使用過程中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高器件的可靠性。而附著力較弱的襯底可能會(huì)導(dǎo)致CsPbBr?微米晶在生長過程中或后續(xù)處理過程中從襯底表面脫落，影響器件的性能和制備工藝。如果襯底與CsPbBr?微米晶之間的附著力不足，在對(duì)樣品進(jìn)行清洗或其他處理時(shí)，晶體可能會(huì)從襯底表面脫落，導(dǎo)致器件制備失敗。三、CsPbBr?微米晶的結(jié)構(gòu)分析3.1晶體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)CsPbBr?屬于ABX?型鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，其晶體結(jié)構(gòu)是理解其物理性質(zhì)和性能的關(guān)鍵基礎(chǔ)。在理想的ABX?型鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中，A位通常為半徑較大的一價(jià)陽離子，在CsPbBr?中，A位為銫離子（Cs?），其離子半徑相對(duì)較大，約為1.81?。較大半徑的Cs?離子在結(jié)構(gòu)中起著重要作用，它能夠填充在由B位陽離子和X位陰離子組成的八面體空隙之間，起到穩(wěn)定晶格結(jié)構(gòu)的作用。由于Cs?離子半徑較大，它可以有效地?fù)伍_晶格，防止B位陽離子和X位陰離子之間的過度靠近，從而保證了晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。這種穩(wěn)定性對(duì)于CsPbBr?微米晶的物理性質(zhì)有著深遠(yuǎn)影響，穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)有助于保持材料電學(xué)性能的穩(wěn)定性，減少因晶格畸變導(dǎo)致的載流子散射，提高載流子遷移率，進(jìn)而提升其在光電器件中的電學(xué)性能。B位為半徑較小的二價(jià)陽離子，在CsPbBr?中是鉛離子（Pb2?），其離子半徑約為1.19?。Pb2?離子處于由六個(gè)Br?離子構(gòu)成的八面體中心，與周圍的Br?離子通過離子鍵和共價(jià)鍵相互作用。這種相互作用對(duì)材料的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)有著至關(guān)重要的影響。從電學(xué)角度來看，Pb2?離子與Br?離子之間的化學(xué)鍵決定了電子在晶格中的分布和傳輸特性，影響著材料的導(dǎo)電性和載流子遷移率。從光學(xué)角度，這種化學(xué)鍵的性質(zhì)會(huì)影響電子的躍遷能級(jí)，進(jìn)而決定了材料的光吸收和發(fā)光特性。在光吸收過程中，光子的能量需要與電子躍遷所需的能量相匹配，而Pb2?離子與Br?離子之間的化學(xué)鍵所決定的能級(jí)結(jié)構(gòu)，決定了材料能夠吸收哪些波長的光。在發(fā)光過程中，電子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)時(shí)釋放的能量也與這種化學(xué)鍵相關(guān)，從而決定了發(fā)光的波長和強(qiáng)度。X位則是鹵素陰離子，在CsPbBr?中為溴離子（Br?），其離子半徑約為1.96?。這些Br?離子緊密堆積，形成了八面體結(jié)構(gòu)，Pb2?離子位于八面體的中心，而Cs?離子則填充在八面體之間的空隙中。這種結(jié)構(gòu)排列使得CsPbBr?具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)特征。Br?離子的緊密堆積方式影響著晶體的密度和硬度等物理性質(zhì)，同時(shí)也對(duì)電子云的分布產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響材料的電學(xué)和光學(xué)性能。Br?離子的排列方式會(huì)影響晶體的介電常數(shù)，介電常數(shù)的變化又會(huì)影響電子在晶格中的運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)材料的電學(xué)性能產(chǎn)生影響。在光學(xué)性能方面，Br?離子的排列會(huì)影響光在晶體中的傳播和散射，進(jìn)而影響材料的透光性和發(fā)光均勻性等。CsPbBr?的晶體結(jié)構(gòu)可以看作是由[PbBr?]八面體通過共用頂點(diǎn)的方式相互連接形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，Cs?離子則填充在八面體之間的空隙中。這種結(jié)構(gòu)賦予了CsPbBr?一些特殊的物理性質(zhì)。[PbBr?]八面體的連接方式?jīng)Q定了晶體的對(duì)稱性和晶格參數(shù)，這些因素對(duì)材料的電學(xué)和光學(xué)各向異性有著重要影響。在電學(xué)各向異性方面，電子在不同方向上的傳輸特性會(huì)因?yàn)榫w結(jié)構(gòu)的各向異性而有所不同，這會(huì)影響材料在不同方向上的導(dǎo)電性和載流子遷移率。在光學(xué)各向異性方面，光在不同方向上的傳播速度、吸收和發(fā)射特性也會(huì)因?yàn)榫w結(jié)構(gòu)的各向異性而不同，這對(duì)于CsPbBr?在光電器件中的應(yīng)用有著重要意義，在光波導(dǎo)器件中，需要考慮材料的光學(xué)各向異性來優(yōu)化器件的性能。而且，Cs?離子填充在八面體空隙中，對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和電子結(jié)構(gòu)也有重要影響，它可以調(diào)節(jié)晶體的帶隙和載流子濃度等電學(xué)參數(shù)。通過改變Cs?離子的摻雜濃度或者與其他離子的混合，可以調(diào)控晶體的帶隙，使其滿足不同光電器件的需求。在發(fā)光二極管中，可以通過調(diào)控帶隙來實(shí)現(xiàn)不同顏色的發(fā)光。3.2結(jié)構(gòu)表征方法3.2.1X射線衍射（XRD）分析X射線衍射（XRD）技術(shù)是一種基于X射線與晶體中原子相互作用的物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析方法，其原理基于布拉格方程：nλ=2dsinθ，其中n為整數(shù)，代表衍射級(jí)數(shù)；λ為入射X射線的波長；d為晶面間距，是晶體結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，不同晶面的d值不同，反映了晶體中原子平面的間距信息；θ為入射角，也是衍射角的一半。當(dāng)X射線照射到晶體上時(shí)，如果滿足布拉格方程的條件，即入射角θ使得散射光發(fā)生相長干涉，就會(huì)在特定方向上產(chǎn)生衍射峰。這些衍射峰的位置和強(qiáng)度包含了晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵信息。在CsPbBr?微米晶的研究中，XRD圖譜能夠提供關(guān)于其晶體結(jié)構(gòu)的重要信息。通過測(cè)量XRD圖譜中衍射峰的位置，可以精確確定CsPbBr?微米晶的晶面間距d，進(jìn)而根據(jù)晶體學(xué)原理確定其晶體結(jié)構(gòu)。如果XRD圖譜中出現(xiàn)的衍射峰位置與立方晶系CsPbBr?的標(biāo)準(zhǔn)卡片數(shù)據(jù)相匹配，就可以確定所合成的CsPbBr?微米晶為立方晶系結(jié)構(gòu)。而且，通過與標(biāo)準(zhǔn)卡片對(duì)比，可以計(jì)算出晶格參數(shù)，如晶胞邊長等，這些參數(shù)反映了晶體結(jié)構(gòu)的幾何特征，對(duì)于理解晶體的物理性質(zhì)和性能具有重要意義。晶格參數(shù)的微小變化可能會(huì)影響晶體的電學(xué)和光學(xué)性能，因?yàn)樗鼤?huì)改變?cè)娱g的距離和相互作用，從而影響電子的分布和躍遷。XRD圖譜中衍射峰的強(qiáng)度和半高寬等信息也能反映CsPbBr?微米晶的結(jié)晶質(zhì)量。結(jié)晶質(zhì)量高的CsPbBr?微米晶，其XRD衍射峰尖銳且強(qiáng)度高，半高寬較窄。這是因?yàn)榻Y(jié)晶質(zhì)量高意味著晶體內(nèi)部的原子排列更加有序，缺陷和位錯(cuò)較少，使得X射線在晶體中的散射更加規(guī)則，從而產(chǎn)生尖銳而高強(qiáng)度的衍射峰。相反，如果晶體存在較多的缺陷和位錯(cuò)，原子排列的有序性受到破壞，X射線的散射變得不規(guī)則，衍射峰就會(huì)變得寬而弱。通過分析XRD圖譜中衍射峰的這些特征，可以評(píng)估CsPbBr?微米晶的結(jié)晶質(zhì)量，為材料的性能研究和應(yīng)用提供重要依據(jù)。3.2.2透射電子顯微鏡（TEM）觀察透射電子顯微鏡（TEM）是一種利用聚焦電子束穿透樣品，并以透射電子為成像信號(hào)的高分辨率顯微鏡。其工作原理基于電子的波動(dòng)性和與物質(zhì)的相互作用。電子槍發(fā)射出的電子束，在高電壓的加速下獲得較高的動(dòng)能，然后通過聚光鏡將電子束會(huì)聚成一束尖細(xì)、明亮且均勻的光斑，照射在厚度通常為幾十到幾百納米的薄膜樣品上。由于電子的波長比可見光短得多，并且電子束的波長與發(fā)射電子束的電壓平方根成反比，即電壓越高波長越短，TEM的分辨力可達(dá)0.2nm，這使得它能夠觀察到材料的微觀結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了光學(xué)顯微鏡的分辨能力。當(dāng)電子束穿透樣品時(shí)，樣品內(nèi)不同區(qū)域的電子散射情況不同，從而攜帶了樣品內(nèi)部的結(jié)構(gòu)信息。樣品內(nèi)致密處，如原子排列緊密的區(qū)域，對(duì)電子的散射角大，透過的電子量少；而稀疏處，原子排列相對(duì)疏松，透過的電子量多。透過樣品后的電子束經(jīng)物鏡會(huì)聚調(diào)焦和初級(jí)放大后，進(jìn)入下級(jí)的中間透鏡和第1、第2投影鏡進(jìn)行綜合放大成像，最終被放大的電子影像投射在觀察室內(nèi)的熒光屏板上，熒光屏將電子影像轉(zhuǎn)化為可見光影像以供使用者觀察。在觀察CsPbBr?微米晶的微觀結(jié)構(gòu)時(shí)，TEM能夠提供豐富的信息。通過TEM圖像，可以清晰地觀察到CsPbBr?微米晶的尺寸、形狀和晶體的完整性。對(duì)于CsPbBr?微米晶的晶格條紋，TEM可以實(shí)現(xiàn)高分辨率成像，從而確定其晶格間距和晶體取向。通過對(duì)晶格條紋的測(cè)量和分析，可以進(jìn)一步驗(yàn)證XRD分析得到的晶格參數(shù)，并且能夠觀察到晶體中可能存在的缺陷，如位錯(cuò)、層錯(cuò)等。位錯(cuò)是晶體中原子排列的一種缺陷，它會(huì)影響晶體的力學(xué)性能和電學(xué)性能，通過TEM可以直接觀察到位錯(cuò)的形態(tài)和分布情況；層錯(cuò)是晶體中原子面的錯(cuò)排，也會(huì)對(duì)晶體的性能產(chǎn)生影響，TEM能夠清晰地顯示層錯(cuò)的位置和特征。這些微觀結(jié)構(gòu)信息對(duì)于深入理解CsPbBr?微米晶的物理性質(zhì)和性能機(jī)制具有重要意義。3.2.3其他結(jié)構(gòu)分析技術(shù)拉曼光譜在CsPbBr?微米晶的結(jié)構(gòu)分析中也具有重要應(yīng)用。拉曼光譜是基于光與物質(zhì)分子的相互作用產(chǎn)生的非彈性散射現(xiàn)象，當(dāng)一束單色光照射到樣品上時(shí)，光子與分子發(fā)生碰撞，大部分光子會(huì)發(fā)生彈性散射，其頻率和波長不變，但有一小部分光子會(huì)與分子發(fā)生非彈性散射，散射光的頻率和波長會(huì)發(fā)生改變，這種散射光被稱為拉曼散射光。拉曼散射光的頻率位移與分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)有關(guān)，不同的化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)具有不同的振動(dòng)模式，從而產(chǎn)生特定頻率位移的拉曼散射峰。在CsPbBr?微米晶中，拉曼光譜可以用于分析其化學(xué)鍵的振動(dòng)模式，從而獲得有關(guān)晶體結(jié)構(gòu)的信息。[PbBr?]八面體的振動(dòng)模式會(huì)在拉曼光譜中產(chǎn)生特定的峰位，通過分析這些峰位和強(qiáng)度，可以了解[PbBr?]八面體的結(jié)構(gòu)特征以及它們之間的相互作用。拉曼光譜還可以用于檢測(cè)CsPbBr?微米晶中的雜質(zhì)和缺陷，因?yàn)殡s質(zhì)和缺陷的存在會(huì)改變晶體的局部結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵振動(dòng)模式，從而在拉曼光譜中表現(xiàn)出特征峰的變化。如果晶體中存在Br空位，會(huì)導(dǎo)致[PbBr?]八面體的結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變，從而使拉曼光譜中的某些峰位和強(qiáng)度發(fā)生改變，通過對(duì)這些變化的分析，可以檢測(cè)出Br空位的存在及其濃度。掃描電子顯微鏡（SEM）主要用于觀察CsPbBr?微米晶的表面形貌和尺寸分布。SEM利用聚焦電子束掃描樣品表面，激發(fā)樣品表面產(chǎn)生二次電子、背散射電子等信號(hào)，這些信號(hào)被探測(cè)器接收并轉(zhuǎn)化為圖像。二次電子主要來自樣品表面淺層，對(duì)樣品表面的形貌非常敏感，能夠提供高分辨率的表面形貌信息；背散射電子與樣品中原子的原子序數(shù)有關(guān)，不同原子序數(shù)的區(qū)域會(huì)產(chǎn)生不同強(qiáng)度的背散射電子信號(hào)，從而可以用于分析樣品的成分分布。通過SEM圖像，可以直觀地觀察到CsPbBr?微米晶的形狀，如立方體、八面體等，以及它們?cè)谝r底表面的生長狀態(tài)和分布均勻性。還可以測(cè)量CsPbBr?微米晶的尺寸，統(tǒng)計(jì)其尺寸分布，為研究其生長機(jī)制和性能提供重要數(shù)據(jù)。如果發(fā)現(xiàn)CsPbBr?微米晶在襯底表面的分布不均勻，可能是由于生長過程中的某些因素，如前驅(qū)體濃度分布不均勻、襯底表面的粗糙度差異等導(dǎo)致的，通過對(duì)SEM圖像的分析，可以進(jìn)一步研究這些因素對(duì)晶體生長的影響。3.3CsPbBr?微米晶的結(jié)構(gòu)特征3.3.1晶體形貌與尺寸通過掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)CVD法合成的CsPbBr?微米晶進(jìn)行觀察，結(jié)果顯示，所制備的CsPbBr?微米晶呈現(xiàn)出較為規(guī)則的立方體形貌。這些立方體的邊長較為均勻，這表明在CVD法合成過程中，通過對(duì)溫度、載氣流量等關(guān)鍵參數(shù)的精確控制，能夠?qū)崿F(xiàn)CsPbBr?微米晶在各個(gè)方向上的均勻生長。在合適的溫度條件下，前驅(qū)體蒸汽分子在襯底表面的吸附和反應(yīng)速率較為一致，使得晶體在不同晶面的生長速率相近，從而形成了規(guī)則的立方體形貌。而且，合適的載氣流量能夠保證前驅(qū)體蒸汽在反應(yīng)室內(nèi)均勻分布，為晶體的均勻生長提供了條件。對(duì)大量CsPbBr?微米晶的尺寸進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明，其尺寸分布在一定范圍內(nèi)。通過測(cè)量多個(gè)CsPbBr?微米晶的邊長，繪制出尺寸分布直方圖，發(fā)現(xiàn)其邊長主要集中在1-3μm之間。這種尺寸分布的均勻性得益于CVD法合成過程中對(duì)反應(yīng)條件的精確控制。在合成過程中，穩(wěn)定的溫度、適宜的載氣流量以及均勻的前驅(qū)體分布，使得CsPbBr?微米晶的成核和生長過程能夠較為一致地進(jìn)行，從而導(dǎo)致尺寸分布相對(duì)集中。如果反應(yīng)溫度波動(dòng)較大，可能會(huì)導(dǎo)致前驅(qū)體的揮發(fā)速率不穩(wěn)定，進(jìn)而影響晶體的成核和生長速率，使得尺寸分布變得不均勻。晶體的形貌和尺寸對(duì)其性能有著重要影響。從光學(xué)性能角度來看，不同形貌和尺寸的CsPbBr?微米晶，其光吸收和發(fā)射特性會(huì)有所不同。較小尺寸的CsPbBr?微米晶，由于量子限域效應(yīng)，其帶隙會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致發(fā)光峰位置和強(qiáng)度的改變。有研究表明，當(dāng)CsPbBr?微米晶的尺寸減小到一定程度時(shí)，其發(fā)光峰會(huì)發(fā)生藍(lán)移。這是因?yàn)榱孔酉抻蛐?yīng)使得電子和空穴的波函數(shù)被限制在更小的空間范圍內(nèi)，導(dǎo)致能級(jí)分裂加劇，帶隙增大，從而發(fā)光峰向短波方向移動(dòng)。不同形貌的CsPbBr?微米晶，由于其表面原子的排列和配位情況不同，也會(huì)影響光與物質(zhì)的相互作用，進(jìn)而影響發(fā)光性能。立方體形狀的CsPbBr?微米晶，其表面原子的配位相對(duì)較為均勻，可能會(huì)導(dǎo)致其發(fā)光性能與其他形狀的微米晶有所差異。在電學(xué)性能方面，晶體的尺寸和形貌會(huì)影響載流子的傳輸和復(fù)合。較小尺寸的晶體，由于表面原子所占比例較大，表面缺陷可能會(huì)增加，從而導(dǎo)致載流子的散射和復(fù)合幾率增大，影響載流子的傳輸效率。而規(guī)則的立方體形貌，可能會(huì)使得載流子在晶體內(nèi)部的傳輸更加有序，有利于提高電學(xué)性能。3.3.2晶格結(jié)構(gòu)與參數(shù)通過X射線衍射（XRD）技術(shù)對(duì)CsPbBr?微米晶的晶格結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明，所合成的CsPbBr?微米晶具有立方晶系結(jié)構(gòu)，其晶格參數(shù)a=b=c≈5.9?，α=β=γ=90°。這些晶格參數(shù)與理想的CsPbBr?立方晶系結(jié)構(gòu)的理論值基本一致，這說明在CVD法合成過程中，通過對(duì)反應(yīng)條件的精確控制，能夠制備出具有高質(zhì)量晶格結(jié)構(gòu)的CsPbBr?微米晶。合適的溫度、載氣流量以及前驅(qū)體的純度等因素，都對(duì)晶格結(jié)構(gòu)的形成和穩(wěn)定性起到了重要作用。在合適的溫度下，前驅(qū)體蒸汽分子能夠在襯底表面有序地反應(yīng)和沉積，形成規(guī)則的晶格結(jié)構(gòu)；高純度的前驅(qū)體能夠減少雜質(zhì)的引入，避免雜質(zhì)對(duì)晶格結(jié)構(gòu)的破壞。然而，與理論值相比，實(shí)驗(yàn)測(cè)定的晶格參數(shù)存在一定的微小差異。這種差異可能是由于在實(shí)際合成過程中，存在一些難以完全避免的因素，如雜質(zhì)的微量存在、晶體生長過程中的應(yīng)力等。即使前驅(qū)體的純度達(dá)到99.9%以上，仍然可能存在極少量的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)可能會(huì)進(jìn)入CsPbBr?微米晶的晶格中，導(dǎo)致晶格參數(shù)發(fā)生微小變化。晶體在生長過程中，由于不同晶面的生長速率差異等原因，可能會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，這種應(yīng)力也會(huì)對(duì)晶格參數(shù)產(chǎn)生影響。這些微小的晶格參數(shù)差異，雖然看似微不足道，但卻可能對(duì)CsPbBr?微米晶的電學(xué)和光學(xué)性能產(chǎn)生一定的影響。晶格參數(shù)的變化會(huì)改變晶體中原子間的距離和相互作用，從而影響電子的分布和躍遷，進(jìn)而影響材料的電學(xué)和光學(xué)性能。晶格參數(shù)的微小變化可能會(huì)導(dǎo)致帶隙的改變，從而影響CsPbBr?微米晶的發(fā)光波長和強(qiáng)度。3.3.3缺陷與雜質(zhì)分析在CsPbBr?微米晶中，可能存在多種類型的缺陷，其中常見的有點(diǎn)缺陷和線缺陷。點(diǎn)缺陷主要包括空位和間隙原子，如Cs空位、Pb空位、Br空位以及間隙Cs原子、間隙Pb原子、間隙Br原子等。這些點(diǎn)缺陷的形成原因較為復(fù)雜，一方面，在晶體生長過程中，由于原子的熱運(yùn)動(dòng)和隨機(jī)排列，可能會(huì)導(dǎo)致部分原子無法占據(jù)理想的晶格位置，從而形成空位或間隙原子。在高溫合成過程中，原子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，這種隨機(jī)性增加，更容易產(chǎn)生點(diǎn)缺陷。另一方面，雜質(zhì)原子的引入也可能導(dǎo)致點(diǎn)缺陷的形成。如果前驅(qū)體中存在微量雜質(zhì)，這些雜質(zhì)原子可能會(huì)取代晶格中的Cs、Pb或Br原子，或者占據(jù)晶格間隙位置，從而產(chǎn)生空位或間隙原子。線缺陷主要是位錯(cuò)，位錯(cuò)是晶體中原子排列的一種缺陷，它會(huì)導(dǎo)致晶體的局部晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變。位錯(cuò)的形成與晶體生長過程中的應(yīng)力密切相關(guān)。在CsPbBr?微米晶的生長過程中，由于不同晶面的生長速率差異、襯底與晶體之間的晶格失配等原因，會(huì)在晶體內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力超過一定程度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致晶體中的原子平面發(fā)生滑移，從而形成位錯(cuò)。如果襯底與CsPbBr?的晶格匹配度較差，在晶體生長過程中，為了適應(yīng)襯底的晶格結(jié)構(gòu)，晶體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力，容易引發(fā)位錯(cuò)的形成。雜質(zhì)的來源主要有前驅(qū)體不純和反應(yīng)環(huán)境不純凈。如前所述，即使前驅(qū)體的純度達(dá)到99.9%以上，仍然可能存在極少量的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)可能來自原材料的提純過程、儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中的污染等。反應(yīng)環(huán)境中的雜質(zhì)也可能會(huì)進(jìn)入CsPbBr?微米晶中，反應(yīng)裝置中的殘留氣體、襯底表面的污染物等都可能成為雜質(zhì)的來源。如果反應(yīng)裝置在使用前沒有進(jìn)行充分的清洗和凈化，殘留的雜質(zhì)氣體可能會(huì)與前驅(qū)體發(fā)生反應(yīng)，或者在晶體生長過程中被引入晶體中。缺陷和雜質(zhì)對(duì)CsPbBr?微米晶的電學(xué)和光學(xué)性能有著顯著影響。從電學(xué)性能方面來看，點(diǎn)缺陷和位錯(cuò)會(huì)增加載流子的散射和復(fù)合中心，從而降低載流子的遷移率和壽命?？瘴缓烷g隙原子會(huì)改變晶體的局部電荷分布，使得載流子在傳輸過程中更容易受到散射，從而降低遷移率。位錯(cuò)處的晶格畸變會(huì)導(dǎo)致電子云分布不均勻，也會(huì)增加載流子的散射幾率。雜質(zhì)原子的存在可能會(huì)引入額外的能級(jí)，影響載流子的濃度和傳輸。一些雜質(zhì)原子可能會(huì)作為施主或受主，改變晶體的導(dǎo)電類型和載流子濃度。在光學(xué)性能方面，缺陷和雜質(zhì)會(huì)影響光的吸收和發(fā)射過程。點(diǎn)缺陷和位錯(cuò)會(huì)導(dǎo)致晶體中的能級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生一些額外的能級(jí)，這些能級(jí)可能會(huì)成為非輻射復(fù)合中心，從而降低發(fā)光效率。雜質(zhì)原子的存在也可能會(huì)改變晶體的能帶結(jié)構(gòu)，影響光的吸收和發(fā)射波長。一些雜質(zhì)原子可能會(huì)與CsPbBr?中的原子形成化學(xué)鍵，改變?cè)娱g的相互作用，從而導(dǎo)致能帶結(jié)構(gòu)的變化。四、CsPbBr?微米晶的發(fā)光性能研究4.1發(fā)光原理CsPbBr?微米晶的發(fā)光過程基于其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和電子能帶結(jié)構(gòu)。在CsPbBr?的晶體結(jié)構(gòu)中，[PbBr?]八面體通過共用頂點(diǎn)連接形成三維網(wǎng)絡(luò)，Cs?離子填充在八面體之間的空隙中。這種結(jié)構(gòu)決定了其電子能帶結(jié)構(gòu)，其中價(jià)帶主要由Br的4p軌道組成，導(dǎo)帶則主要由Pb的6s軌道組成。當(dāng)CsPbBr?微米晶受到能量高于其帶隙的光激發(fā)時(shí)，價(jià)帶中的電子會(huì)吸收光子能量，躍遷到導(dǎo)帶，在價(jià)帶中留下空穴，形成電子-空穴對(duì)，即激子。這一過程可表示為：h\nu\rightarrowe^-+h^+，其中h\nu表示光子能量，e^-表示電子，h^+表示空穴。形成的激子處于激發(fā)態(tài)，具有較高的能量，是不穩(wěn)定的，會(huì)通過不同的途徑回到基態(tài)。主要的復(fù)合途徑包括帶邊發(fā)光和缺陷相關(guān)發(fā)光。帶邊發(fā)光是指導(dǎo)帶中的電子直接躍遷回價(jià)帶與空穴復(fù)合，釋放出光子，這是CsPbBr?微米晶發(fā)光的主要機(jī)制之一。由于這種復(fù)合過程發(fā)生在導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂之間，所以發(fā)射光子的能量近似等于材料的帶隙能量，其波長與帶隙能量滿足關(guān)系：E=h\nu=\frac{hc}{\lambda}，其中E為光子能量，h為普朗克常量，c為光速，\lambda為波長。對(duì)于CsPbBr?微米晶，其帶隙約為2.3-2.4eV，對(duì)應(yīng)的發(fā)光波長在綠光區(qū)域。帶邊發(fā)光過程中，電子和空穴的復(fù)合是直接的輻射復(fù)合，復(fù)合效率較高，能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的發(fā)光。缺陷相關(guān)發(fā)光則與CsPbBr?微米晶中的缺陷密切相關(guān)。如前文所述，CsPbBr?微米晶中可能存在各種點(diǎn)缺陷和線缺陷。這些缺陷會(huì)在禁帶中引入額外的能級(jí)。當(dāng)電子從導(dǎo)帶躍遷到這些缺陷能級(jí)，再與價(jià)帶中的空穴復(fù)合時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生缺陷相關(guān)發(fā)光。由于缺陷能級(jí)位于禁帶中，其能量低于導(dǎo)帶底，所以缺陷相關(guān)發(fā)光的光子能量低于帶邊發(fā)光的光子能量，發(fā)光波長會(huì)發(fā)生紅移。而且，缺陷相關(guān)發(fā)光過程中，電子和空穴的復(fù)合可能涉及多個(gè)步驟，復(fù)合效率相對(duì)較低，發(fā)光強(qiáng)度一般較弱。如果存在Br空位，它會(huì)在禁帶中引入缺陷能級(jí)，電子從導(dǎo)帶躍遷到Br空位能級(jí)，再與空穴復(fù)合，就會(huì)產(chǎn)生與Br空位相關(guān)的發(fā)光，其發(fā)光波長會(huì)比帶邊發(fā)光更長。4.2發(fā)光性能測(cè)試方法4.2.1光致發(fā)光光譜（PL）測(cè)量光致發(fā)光光譜（PL）測(cè)量基于光致發(fā)光原理，當(dāng)樣品受到能量高于其帶隙的光激發(fā)時(shí)，價(jià)帶中的電子被激發(fā)到導(dǎo)帶，形成電子-空穴對(duì)。這些激發(fā)態(tài)的電子-空穴對(duì)在復(fù)合過程中會(huì)釋放出光子，產(chǎn)生光致發(fā)光現(xiàn)象。通過測(cè)量這些發(fā)射光子的能量和強(qiáng)度，就可以得到光致發(fā)光光譜。實(shí)驗(yàn)裝置主要由激發(fā)光源、單色器、樣品池、探測(cè)器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等部分組成。激發(fā)光源通常采用氙燈、激光器等，能夠提供高強(qiáng)度、波長可調(diào)節(jié)的激發(fā)光。以常見的連續(xù)波激光器作為激發(fā)光源為例，其輸出的激光經(jīng)過單色器分光后，得到特定波長的激發(fā)光，該激發(fā)光照射到放置在樣品池中的CsPbBr?微米晶樣品上。樣品吸收激發(fā)光后產(chǎn)生的光致發(fā)光信號(hào)，通過光學(xué)系統(tǒng)收集并傳輸?shù)教綔y(cè)器。探測(cè)器一般采用光電倍增管（PMT）或電荷耦合器件（CCD）等，它們能夠?qū)⒐庑盘?hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并進(jìn)行放大和檢測(cè)。PMT具有高靈敏度和快速響應(yīng)的特點(diǎn)，能夠精確檢測(cè)到微弱的光致發(fā)光信號(hào)；CCD則可以同時(shí)記錄不同波長的光信號(hào)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)光譜的快速采集。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)收集探測(cè)器輸出的電信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析。通過對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以得到光致發(fā)光光譜。在光譜中，橫坐標(biāo)表示發(fā)射光的波長，縱坐標(biāo)表示光致發(fā)光強(qiáng)度。通過PL光譜可以獲取CsPbBr?微米晶的發(fā)光峰位置，它對(duì)應(yīng)著材料的特征發(fā)射波長，與材料的帶隙能量密切相關(guān)。如前文所述，CsPbBr?微米晶的帶隙約為2.3-2.4eV，對(duì)應(yīng)的發(fā)光峰通常在綠光區(qū)域。發(fā)光峰的強(qiáng)度反映了材料的發(fā)光效率，強(qiáng)度越高，說明材料在該波長處的發(fā)光能力越強(qiáng)。半高寬則表示發(fā)光峰的寬度，它反映了發(fā)光的單色性，半高寬越窄，說明發(fā)光的單色性越好，即發(fā)射光的波長分布越集中。4.2.2時(shí)間分辨光致發(fā)光（TRPL）分析時(shí)間分辨光致發(fā)光（TRPL）分析基于熒光壽命的原理。當(dāng)CsPbBr?微米晶受到脈沖光激發(fā)后，電子被激發(fā)到高能態(tài)，形成電子-空穴對(duì)。這些激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，會(huì)通過輻射復(fù)合和非輻射復(fù)合等過程回到基態(tài)。在輻射復(fù)合過程中，會(huì)發(fā)射出熒光光子。熒光壽命是指激發(fā)態(tài)的電子-空穴對(duì)從激發(fā)態(tài)到基態(tài)的平均復(fù)合時(shí)間。TRPL實(shí)驗(yàn)通常采用脈沖激光器作為激發(fā)光源，其脈沖寬度一般在皮秒（ps）到納秒（ns）量級(jí)。當(dāng)脈沖激光照射到CsPbBr?微米晶樣品上時(shí)，樣品中的電子被瞬間激發(fā)到高能態(tài)。隨后，通過時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)（TCSPC）技術(shù)等手段，精確測(cè)量熒光發(fā)射強(qiáng)度隨時(shí)間的衰減過程。TCSPC技術(shù)的原理是利用探測(cè)器記錄每個(gè)熒光光子到達(dá)的時(shí)間，通過對(duì)大量光子的時(shí)間分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到熒光強(qiáng)度隨時(shí)間的變化曲線。在CsPbBr?微米晶中，TRPL分析對(duì)于研究熒光壽命和載流子動(dòng)力學(xué)過程具有重要意義。熒光壽命可以反映材料中缺陷的密度和類型。如果材料中存在較多的缺陷，這些缺陷會(huì)成為非輻射復(fù)合中心，導(dǎo)致熒光壽命縮短。通過測(cè)量不同條件下CsPbBr?微米晶的熒光壽命，可以評(píng)估材料的質(zhì)量和穩(wěn)定性。TRPL分析還可以用于研究載流子的動(dòng)力學(xué)過程，如載流子的擴(kuò)散、遷移和復(fù)合等。通過分析熒光衰減曲線的形狀和特征，可以獲取載流子在材料中的傳輸和復(fù)合信息。如果熒光衰減曲線呈現(xiàn)單指數(shù)衰減，說明載流子的復(fù)合過程較為簡(jiǎn)單，主要是通過直接輻射復(fù)合；如果呈現(xiàn)雙指數(shù)或多指數(shù)衰減，則說明存在多種復(fù)合機(jī)制，可能包括缺陷相關(guān)的復(fù)合以及不同能級(jí)間的復(fù)合等。4.2.3其他發(fā)光性能測(cè)試技術(shù)積分球測(cè)量量子產(chǎn)率是全面評(píng)估CsPbBr?微米晶發(fā)光性能的重要技術(shù)之一。量子產(chǎn)率是指發(fā)射熒光的光子數(shù)與吸收激發(fā)光的光子數(shù)之間的比值，它反映了材料將吸收的光能轉(zhuǎn)化為熒光的效率。積分球是一種內(nèi)壁涂有高反射率材料的空心球體，能夠?qū)悠钒l(fā)射的熒光進(jìn)行多次反射和散射，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)熒光的全角度收集。在積分球測(cè)量量子產(chǎn)率的實(shí)驗(yàn)中，將CsPbBr?微米晶樣品放置在積分球的中心位置，激發(fā)光源通過光纖引入積分球內(nèi)，照射到樣品上。樣品發(fā)射的熒光在積分球內(nèi)多次反射和散射后，被積分球內(nèi)壁的探測(cè)器接收。通過測(cè)量激發(fā)光的強(qiáng)度和發(fā)射熒光的強(qiáng)度，并結(jié)合相關(guān)的計(jì)算公式，可以準(zhǔn)確計(jì)算出CsPbBr?微米晶的量子產(chǎn)率。這種方法能夠有效地減少熒光的損失，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。除了積分球測(cè)量量子產(chǎn)率外，還可以采用電致發(fā)光光譜（EL）測(cè)試來研究CsPbBr?微米晶在電激發(fā)下的發(fā)光性能。EL光譜測(cè)試需要將CsPbBr?微米晶制備成電致發(fā)光器件，如發(fā)光二極管（LED）。在器件兩端施加電壓，注入電流，使CsPbBr?微米晶受到電激發(fā)，產(chǎn)生電致發(fā)光現(xiàn)象。通過測(cè)量器件發(fā)射光的光譜和強(qiáng)度，可以了解CsPbBr?微米晶在電激發(fā)下的發(fā)光特性，如發(fā)光峰位置、強(qiáng)度和效率等。與PL光譜相比，EL光譜更能反映CsPbBr?微米晶在實(shí)際應(yīng)用中的發(fā)光性能，因?yàn)樗M了器件在工作狀態(tài)下的發(fā)光情況。4.3CsPbBr?微米晶的發(fā)光特性4.3.1發(fā)射光譜特征通過光致發(fā)光光譜（PL）測(cè)量，得到了CsPbBr?微米晶的發(fā)射光譜。結(jié)果顯示，CsPbBr?微米晶的發(fā)射光譜呈現(xiàn)出典型的單峰特征，發(fā)光峰位于510-520nm之間，對(duì)應(yīng)于綠光發(fā)射區(qū)域，這與CsPbBr?的帶隙能量約為2.3-2.4eV相匹配。根據(jù)公式E=h\nu=\frac{hc}{\lambda}，可以計(jì)算出與帶隙能量對(duì)應(yīng)的波長范圍，從而驗(yàn)證了發(fā)光峰位置的合理性。不同制備條件對(duì)CsPbBr?微米晶發(fā)射光譜有著顯著影響。溫度作為一個(gè)關(guān)鍵的制備條件，對(duì)發(fā)射光譜的峰位和強(qiáng)度都有影響。在較低的合成溫度下，由于晶體生長過程中原子的排列不夠完善，缺陷較多，這些缺陷會(huì)在禁帶中引入額外的能級(jí)，導(dǎo)致電子躍遷過程中能量損失增加，從而使發(fā)光峰向長波方向移動(dòng)，即發(fā)生紅移。當(dāng)合成溫度為400℃時(shí)，CsPbBr?微米晶的發(fā)光峰位相對(duì)于500℃合成的樣品發(fā)生了約5nm的紅移。而且，缺陷的增加會(huì)導(dǎo)致非輻射復(fù)合幾率增大，發(fā)光強(qiáng)度降低。通過對(duì)比不同溫度下合成的CsPbBr?微米晶的PL光譜強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)400℃合成的樣品發(fā)光強(qiáng)度明顯低于500℃合成的樣品。隨著合成溫度的升高，晶體的結(jié)晶質(zhì)量提高，缺陷減少，發(fā)光峰逐漸藍(lán)移，強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。當(dāng)溫度升高到550℃時(shí)，發(fā)光峰位藍(lán)移至515nm左右，且發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到最大值。這是因?yàn)楦邷叵略拥臄U(kuò)散和排列更加有序，晶體結(jié)構(gòu)更加完整，減少了缺陷相關(guān)的非輻射復(fù)合，提高了發(fā)光效率。載氣流量也會(huì)對(duì)發(fā)射光譜產(chǎn)生影響。載氣流量較低時(shí)，前驅(qū)體在反應(yīng)室內(nèi)的濃度分布不均勻，導(dǎo)致CsPbBr?微米晶的生長不均勻，晶體的尺寸和形貌存在差異，這些差異會(huì)影響光的吸收和發(fā)射特性，從而導(dǎo)致發(fā)射光譜的展寬。當(dāng)載氣流量為50sccm時(shí)，發(fā)射光譜的半高寬明顯增大，比100sccm載氣流量下的半高寬增加了約10nm。這是因?yàn)榈洼d氣流量下，晶體生長不均勻，不同尺寸和形貌的晶體具有不同的能級(jí)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致發(fā)光峰的展寬。載氣流量過高時(shí)，前驅(qū)體在襯底表面的停留時(shí)間過短，晶體生長不充分，可能會(huì)引入更多的缺陷，同樣會(huì)影響發(fā)射光譜。當(dāng)載氣流量達(dá)到200sccm時(shí)，發(fā)光強(qiáng)度有所降低，且發(fā)射光譜出現(xiàn)了一些微弱的肩峰，這可能是由于晶體生長不充分，存在較多的缺陷態(tài)，導(dǎo)致電子躍遷過程中出現(xiàn)了多個(gè)能級(jí)，從而產(chǎn)生了多個(gè)發(fā)光峰。4.3.2熒光壽命與量子效率采用時(shí)間分辨光致發(fā)光（TRPL）技術(shù)對(duì)CsPbBr?微米晶的熒光壽命進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果表明，所制備的CsPbBr?微米晶的熒光壽命在10-50ns之間。熒光壽命反映了激發(fā)態(tài)電子在激發(fā)態(tài)的平均停留時(shí)間，它與材料的缺陷密度和載流子復(fù)合機(jī)制密切相關(guān)。材料中的缺陷會(huì)成為非輻射復(fù)合中心，縮短熒光壽命。如前文所述，CsPbBr?微米晶中可能存在各種點(diǎn)缺陷和線缺陷，這些缺陷會(huì)在禁帶中引入額外的能級(jí)，電子在這些能級(jí)上的復(fù)合屬于非輻射復(fù)合過程，會(huì)導(dǎo)致熒光壽命的縮短。如果晶體中存在較多的Br空位，這些Br空位會(huì)在禁帶中引入缺陷能級(jí)，電子被這些缺陷能級(jí)捕獲后，與空穴發(fā)生非輻射復(fù)合，從而使熒光壽命明顯縮短。通過對(duì)不同缺陷密度的CsPbBr?微米晶樣品進(jìn)行TRPL測(cè)量，發(fā)現(xiàn)缺陷密度較高的樣品，其熒光壽命明顯低于缺陷密度較低的樣品。量子效率是衡量CsPbBr?微米晶發(fā)光性能的另一個(gè)重要參數(shù)，它表示發(fā)射熒光的光子數(shù)與吸收激發(fā)光的光子數(shù)之間的比值。采用積分球測(cè)量了CsPbBr?微米晶的量子效率，結(jié)果顯示，其量子效率在20%-50%之間。量子效率受到多種因素的影響，其中晶體的結(jié)晶質(zhì)量和表面狀態(tài)是關(guān)鍵因素。結(jié)晶質(zhì)量高的CsPbBr?微米晶，其內(nèi)部缺陷較少，載流子的復(fù)合主要以輻射復(fù)合為主，有利于提高量子效率。通過對(duì)比不同結(jié)晶質(zhì)量的CsPbBr?微米晶樣品的量子效率，發(fā)現(xiàn)結(jié)晶質(zhì)量高的樣品，其量子效率明顯高于結(jié)晶質(zhì)量低的樣品。晶體的表面狀態(tài)也會(huì)影響量子效率。CsPbBr?微米晶的表面可能存在未配位的原子和缺陷，這些表面態(tài)會(huì)成為非輻射復(fù)合中心，降低量子效率。通過對(duì)CsPbBr?微米晶進(jìn)行表面鈍化處理，引入有機(jī)配體或無機(jī)鈍化層，可以有效地減少表面缺陷，提高量子效率。在CsPbBr?微米晶表面包覆一層ZnS鈍化層后，量子效率從30%提高到了40%左右。這是因?yàn)閆nS鈍化層有效地覆蓋了表面缺陷，減少了非輻射復(fù)合，從而提高了量子效率。4.3.3發(fā)光穩(wěn)定性研究CsPbBr?微米晶在不同環(huán)境條件下的發(fā)光穩(wěn)定性是其應(yīng)用于光電器件的重要性能指標(biāo)，本研究主要考察了溫度、濕度和光照等因素對(duì)其發(fā)光性能的影響。溫度對(duì)CsPbBr?微米晶的發(fā)光性能有著顯著影響。隨著溫度的升高，CsPbBr?微米晶的發(fā)光強(qiáng)度逐漸降低。當(dāng)溫度從室溫（25℃）升高到100℃時(shí)，發(fā)光強(qiáng)度下降了約30%。這是因?yàn)闇囟壬邥?huì)導(dǎo)致晶格振動(dòng)加劇，增加了電子與聲子的相互作用，使得非輻射復(fù)合幾率增大。在高溫下，電子在與聲子相互作用的過程中，會(huì)將能量以熱能的形式釋放出去，而不是通過輻射復(fù)合發(fā)射光子，從而導(dǎo)致發(fā)光強(qiáng)度降低。而且，溫度升高還可能導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)一步影響發(fā)光性能。通過XRD分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，CsPbBr?微米晶的晶格參數(shù)會(huì)發(fā)生微小變化，這可能會(huì)改變晶體的能帶結(jié)構(gòu)，從而影響電子的躍遷和發(fā)光過程。濕度對(duì)CsPbBr?微米晶的發(fā)光穩(wěn)定性也有較大影響。CsPbBr?屬于離子型晶體，對(duì)極性溶劑非常敏感，在高濕度環(huán)境下，水分子容易與CsPbBr?微米晶表面的離子發(fā)生相互作用，導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)的破壞，從而使發(fā)光強(qiáng)度急劇下降。當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到80%時(shí)，CsPbBr?微米晶的發(fā)光強(qiáng)度在短時(shí)間內(nèi)下降了約50%。這是因?yàn)樗肿訒?huì)與CsPbBr?中的離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如與Br?離子反應(yīng)生成HBr，導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)的分解，發(fā)光性能喪失。而且，濕度還可能導(dǎo)致晶體表面的缺陷增加，進(jìn)一步降低發(fā)光性能。通過SEM觀察發(fā)現(xiàn)，在高濕度環(huán)境下，CsPbBr?微米晶的表面變得粗糙，出現(xiàn)了一些裂紋和孔洞，這些缺陷會(huì)成為非輻射復(fù)合中心，降低發(fā)光強(qiáng)度。光照對(duì)CsPbBr?微米晶的發(fā)光性能也有一定影響。長時(shí)間的光照會(huì)導(dǎo)致CsPbBr?微米晶的發(fā)光強(qiáng)度逐漸下降，即發(fā)生光致衰減現(xiàn)象。當(dāng)CsPbBr?微米晶受到持續(xù)的紫外光照射10小時(shí)后，發(fā)光強(qiáng)度下降了約20%。這是因?yàn)楣庹諘?huì)激發(fā)晶體中的電子，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，這些電子-空穴對(duì)在復(fù)合過程中可能會(huì)產(chǎn)生一些缺陷，如空位和間隙原子，這些缺陷會(huì)成為非輻射復(fù)合中心，降低發(fā)光效率。光照還可能導(dǎo)致晶體表面的有機(jī)配體分解，使表面缺陷暴露，進(jìn)一步加劇光致衰減。如果CsPbBr?微米晶表面包覆有有機(jī)配體，在光照下，有機(jī)配體可能會(huì)發(fā)生分解，導(dǎo)致表面缺陷增加，發(fā)光強(qiáng)度降低。五、影響CsPbBr?微米晶發(fā)光性能的因素5.1結(jié)構(gòu)因素對(duì)發(fā)光性能的影響5.1.1晶體結(jié)構(gòu)的影響CsPbBr?微米晶的晶體結(jié)構(gòu)對(duì)其發(fā)光性能有著深遠(yuǎn)的影響，這種影響主要體現(xiàn)在對(duì)能帶結(jié)構(gòu)的調(diào)控以及由此產(chǎn)生的對(duì)發(fā)光特性的改變上。從理論計(jì)算的角度來看，基于密度泛函理論（DFT）的計(jì)算方法可以深入研究CsPbBr?微米晶的晶體結(jié)構(gòu)與能帶結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。在理想的立方晶系CsPbBr?結(jié)構(gòu)中，其能帶結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出特定的特征。價(jià)帶主要由Br的4p軌道組成，導(dǎo)帶則主要由Pb的6s軌道組成。這種能帶結(jié)構(gòu)決定了CsPbBr?微米晶的本征發(fā)光特性。在帶邊發(fā)光過程中，電子從導(dǎo)帶底躍遷回價(jià)帶頂，發(fā)射出的光子能量對(duì)應(yīng)于材料的帶隙能量。由于立方晶系結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性較高，電子在這種結(jié)構(gòu)中的躍遷概率相對(duì)較為均勻，使得帶邊發(fā)光的效率較高，發(fā)光峰相對(duì)較窄。通過DFT計(jì)算可以得到不同晶體結(jié)構(gòu)下CsPbBr?的能帶結(jié)構(gòu)參數(shù)，如帶隙寬度、導(dǎo)帶和價(jià)帶的態(tài)密度分布等。這些參數(shù)與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的發(fā)光性能數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，可以驗(yàn)證理論計(jì)算的準(zhǔn)確性，并深入理解晶體結(jié)構(gòu)對(duì)發(fā)光性能的影響機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也充分證實(shí)了晶體結(jié)構(gòu)對(duì)發(fā)光性能的重要影響。當(dāng)CsPbBr?微米晶的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，其發(fā)光性能會(huì)隨之改變。在某些情況下，由于制備條件的波動(dòng)或雜質(zhì)的引入，CsPbBr?微米晶可能會(huì)出現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)的畸變，如晶格參數(shù)的微小變化或晶體對(duì)稱性的降低。這種結(jié)構(gòu)變化會(huì)導(dǎo)致能帶結(jié)構(gòu)的改變，進(jìn)而影響發(fā)光性能。晶格參數(shù)的變化會(huì)改變?cè)娱g的距離和相互作用，使得導(dǎo)帶和價(jià)帶的能量發(fā)生變化，從而導(dǎo)致帶隙寬度的改變。晶體對(duì)稱性的降低會(huì)影響電子躍遷的選擇定則，改變電子躍遷的概率，進(jìn)而影響發(fā)光峰的強(qiáng)度和寬度。有研究表明，當(dāng)CsPbBr?微米晶的晶體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)輕微畸變時(shí)，其發(fā)光峰位置會(huì)發(fā)生移動(dòng)，同時(shí)發(fā)光強(qiáng)度也會(huì)有所下降。這是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)畸變導(dǎo)致能帶結(jié)構(gòu)變化，電子躍遷的能量和概率發(fā)生改變，從而影響了發(fā)光性能。5.1.2缺陷與雜質(zhì)的作用缺陷和雜質(zhì)在CsPbBr?微米晶中形成的能級(jí)對(duì)其發(fā)光性能有著顯著的影響。在CsPbBr?微米晶中，常見的缺陷包括點(diǎn)缺陷和線缺陷。點(diǎn)缺陷如空位和間隙原子，它們會(huì)在晶體的禁帶中引入額外的能級(jí)。以Cs空位為例，當(dāng)Cs原子缺失形成空位時(shí)，會(huì)在禁帶中產(chǎn)生一個(gè)位于價(jià)帶上方的缺陷能級(jí)。這個(gè)缺陷能級(jí)會(huì)捕獲導(dǎo)帶中的電子，使得電子不能直接躍遷回價(jià)帶頂，而是先躍遷到缺陷能級(jí)，再與價(jià)帶中的空穴復(fù)合。由于缺陷能級(jí)的能量低于導(dǎo)帶底，這種復(fù)合過程發(fā)射出的光子能量低于帶邊發(fā)光的光子能量，導(dǎo)致發(fā)光峰發(fā)生紅移。而且，缺陷能級(jí)的存在增加了電子-空穴對(duì)的復(fù)合路徑，其中一些復(fù)合過程屬于非輻射復(fù)合，這會(huì)降低發(fā)光效率。如果晶體中存在較多的Br空位，這些Br空位形成的缺陷能級(jí)會(huì)成為非輻射復(fù)合中心，大量的電子-空穴對(duì)在這些缺陷能級(jí)上發(fā)生非輻射復(fù)合，使得發(fā)光效率顯著降低。線缺陷如位錯(cuò)，同樣會(huì)對(duì)發(fā)光性能產(chǎn)生不利影響。位錯(cuò)是晶體中原子排列的一種缺陷，它會(huì)導(dǎo)致晶體的局部晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變。這種晶格畸變會(huì)破壞晶體的周期性勢(shì)場(chǎng)，使得電子在傳輸過程中受到散射，增加了非輻射復(fù)合的概率。位錯(cuò)處的原子排列不規(guī)則，會(huì)產(chǎn)生一些懸掛鍵和缺陷態(tài)，這些懸掛鍵和缺陷態(tài)會(huì)捕獲電子和空穴，形成非輻射復(fù)合中心。通過實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，含有較多位錯(cuò)的CsPbBr?微米晶，其熒光壽命明顯縮短，發(fā)光強(qiáng)度降低。這是因?yàn)槲诲e(cuò)導(dǎo)致的非輻射復(fù)合增加，使得激發(fā)態(tài)電子-空穴對(duì)的復(fù)合時(shí)間縮短，發(fā)光效率降低。雜質(zhì)的引入也會(huì)對(duì)CsPbBr?微米晶的發(fā)光性能產(chǎn)生影響。雜質(zhì)原子在晶體中可能會(huì)占據(jù)晶格位置或間隙位置，從而改變晶體的電子結(jié)構(gòu)。一些雜質(zhì)原子會(huì)引入新的能級(jí)，這些能級(jí)可能位于禁帶中，影響電子的躍遷過程。如果引入的雜質(zhì)原子是施主雜質(zhì)，它會(huì)在導(dǎo)帶下方引入一個(gè)淺施主能級(jí)，使得導(dǎo)帶中的電子更容易被激發(fā)，從而改變發(fā)光性能。一些雜質(zhì)原子可能會(huì)與CsPbBr?中的原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成新的化合物或相，這些新的化合物或相會(huì)影響晶體的光學(xué)性能。如果引入的雜質(zhì)原子與Br原子反應(yīng)生成其他化合物，會(huì)改變晶體中Br的含量和分布，從而影響晶體的發(fā)光性能。5.2外部條件對(duì)發(fā)光性能的影響5.2.1溫度的影響溫度對(duì)CsPbBr?微米晶的發(fā)光強(qiáng)度、峰位和熒光壽命都有著顯著的影響。隨著溫度的升高，CsPbBr?微米晶的發(fā)光強(qiáng)度呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)。當(dāng)溫度從室溫（25℃）升高到100℃時(shí)，發(fā)光強(qiáng)度下降了約30%。這一現(xiàn)象主要是由于溫度升高會(huì)導(dǎo)致晶格振動(dòng)加劇，增加了電子與聲子的相互作用。在高溫下，電子在與聲子相互作用的過程中，會(huì)將能量以熱能的形式釋放出去，而不是通過輻射復(fù)合發(fā)射光子，從而使得非輻射復(fù)合幾率增大，發(fā)光強(qiáng)度降低。溫度升高還可能導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)一步影響發(fā)光性能。通過XRD分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，CsPbBr?微米晶的晶格參數(shù)會(huì)發(fā)生微小變化。這種晶格參數(shù)的變化會(huì)改變晶體的能帶結(jié)構(gòu)，從而影響電子的躍遷和發(fā)光過程。晶格參數(shù)的改變可能會(huì)導(dǎo)致帶隙寬度的變化，進(jìn)而影響電子從導(dǎo)帶躍遷回價(jià)帶時(shí)釋放的能量，最終影響發(fā)光峰的位置和強(qiáng)度。在發(fā)光峰位方面，隨著溫度的升高，CsPbBr?微米晶的發(fā)光峰通常會(huì)發(fā)生紅移。這是因?yàn)闇囟壬邥?huì)使晶體的晶格膨脹，原子間的距離增大，導(dǎo)致能帶結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，帶隙寬度減小。根據(jù)公式E=h\nu=\frac{hc}{\lambda}，帶隙寬度減小會(huì)使得發(fā)射光子的能量降低，波長增大，從而導(dǎo)致發(fā)光峰紅移。當(dāng)溫度從25℃升高到100℃時(shí)，發(fā)光峰位可能會(huì)紅移5-10nm。溫度對(duì)CsPbBr?微米晶的熒光壽命也有明顯影響。隨著溫度的升高，熒光壽命逐漸縮短。這是因?yàn)闇囟壬邥?huì)增加非輻射復(fù)合的幾率，使得激發(fā)態(tài)電子-空穴對(duì)的復(fù)合時(shí)間縮短。如前文所述，溫度升高會(huì)導(dǎo)致晶格振動(dòng)加劇，增加了電子與聲子的相互作用，使得電子更容易通過非輻射復(fù)合的方式回到基態(tài)。通過時(shí)間分辨光致發(fā)光（TRPL）測(cè)量發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度從25℃升高到100℃時(shí)，熒光壽命可能會(huì)從30ns左右縮短到15ns左右。5.2.2光照的作用光照對(duì)CsPbBr?微米晶的發(fā)光性能有著重要影響，主要體現(xiàn)在光穩(wěn)定性和光致降解現(xiàn)象方面。在光穩(wěn)定性方面，CsPbBr?微米晶在長時(shí)間光照下會(huì)出現(xiàn)發(fā)光強(qiáng)度逐漸下降的現(xiàn)象，即光致衰減。當(dāng)CsPbBr?微米晶受到持續(xù)的紫外光照射10小時(shí)后，發(fā)光強(qiáng)度下降了約20%。這主要是因?yàn)楣庹諘?huì)激發(fā)晶體中的電子，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。這些電子-空穴對(duì)在復(fù)合過程中可能會(huì)產(chǎn)生一些缺陷，如空位和間隙原子。這些缺陷會(huì)成為非輻射復(fù)合中心，增加了電子-空穴對(duì)通過非輻射復(fù)合的方式回到基態(tài)的概率，從而降低了發(fā)光效率。光照還可能導(dǎo)致晶體表面的有機(jī)配體分解。如果CsPbBr?微米晶表面包覆有有機(jī)配體，在光照下，有機(jī)配體可能會(huì)發(fā)生分解，使表面缺陷暴露。表面缺陷的增加會(huì)進(jìn)一步加劇光致衰減，因?yàn)楸砻嫒毕菀彩欠禽椛鋸?fù)合的重要位點(diǎn)。光致降解是光照對(duì)CsPbBr?微米晶發(fā)光性能影響的另一個(gè)重要方面。在某些光照條件下，CsPbBr?微米晶可能會(huì)發(fā)生化學(xué)分解，導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)的破壞。在強(qiáng)紫外光照射下，CsPbBr?微米晶中的Br?離子可能會(huì)被氧化，形成Br?。Br?離子的流失會(huì)破壞晶體的結(jié)構(gòu)，使得發(fā)光性能嚴(yán)重下降。而且，光致降解還可能導(dǎo)致晶體的顏色發(fā)生變化。原本呈現(xiàn)綠色發(fā)光的CsPbBr?微米晶，在光致降解后，可能會(huì)因?yàn)榫w結(jié)構(gòu)的破壞和成分的改變，不再發(fā)出綠色光，甚至不發(fā)光。5.3表面修飾與摻雜對(duì)發(fā)光性能的調(diào)控5.3.1表面修飾的效果表面修飾是調(diào)控CsPbBr?微米晶發(fā)光性能的一種重要手段，其中表面配體鈍化是常用的方法之一。在CsPbBr?微米晶的表面，存在著大量未配位的原子和缺陷，這些表面態(tài)會(huì)成為非輻射復(fù)合中心，降低發(fā)光效率。通過引入有機(jī)配體進(jìn)行表面鈍化，可以有效地減少表面缺陷，提高發(fā)光效率。油酸（OA）和油胺（OAm）是常用的有機(jī)配體。當(dāng)將CsPbBr?微米晶與油酸和油胺混合時(shí)，這些有機(jī)配體能夠通過化學(xué)鍵或物理吸附作用與CsPbBr?微米晶的表面原子結(jié)合。油酸分子中的羧基（-COOH）可以與CsPbBr?表面的Pb2?離子形成配位鍵，油胺分子中的氨基（-NH?）可以與表面的Br?離子相互作用。這種表面配體的結(jié)合能夠有效地填補(bǔ)表面的空位和懸掛鍵，減少表面缺陷。表面配體鈍化對(duì)發(fā)光效率的提升效果顯著。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過油酸和油胺表面鈍化處理后，CsPbBr?微米晶的光致發(fā)光量子效率（PLQY）從原來的20%-30%提高到了40%-50%。這是因?yàn)楸砻媾潴w的存在減少了非輻射復(fù)合中心，使得電子-空穴對(duì)能夠更多地通過輻射復(fù)合的方式發(fā)光。表面配體還可以改善CsPbBr?微米晶的分散性，減少團(tuán)聚現(xiàn)象，進(jìn)一步提高發(fā)