层状类钙钛矿材料(RNH_3)_2MX_4薄膜的制备及结构与性能表征
【摘要】:层状类钙钛矿结构有机-无机分子组装材料以其独特的结构和电子学性能,以及优良的成膜特性,近年来引起人们极大的研究兴趣。本文采用旋涂法制备了(RNH_3)_2PbX_4(R=C_nH_(2n+1)n=1,2,4,6,8,10;C_6H_5CH_2;X=Cl,Br,I)和(RNH_3)_2CuCl_4(R=C_6H_(13);C_6H_5CH_2)系列层状类钙钛矿有机-无机分子组装材料薄膜,对该系列化合物的薄膜制备工艺、晶体结构、以及光学性能进行了研究。
(C_nH_(2n+1)NH_3)_2PbX_4(n=2,4,6,8,10)和(RNH_3)_2CUCl_4粉末以及相应薄膜的XRD结果表明,粉末和薄膜具有相同的晶体结构,均形成了层状类钙钛矿结构,与粉末相比,薄膜只在(002l)晶面有衍射峰,表明薄膜具有高度的择优取向,钙钛矿层所在平面平行于基片表面,与AFM的结果一致。从AFM可以看出薄膜具有明显的层状生长特征,沿着与基片平行的方向层状生长。两种体系的IR结果表明,产物中已经引入了有机组分,组装成为层状钙钛矿结构后,由于化学环境发生变化,有机组元特征峰的位置、形状和强度均有一些明显的变化。
利用XRD分析退火温度对薄膜晶体结构的影响,发现热处理制度对能否形成具有预期晶体结构的薄膜至关重要,未退火时,所得薄膜为非晶态,但温度过高或时间过长会引起产物的分解,因此,成膜后需进行短时低温退火,用以提高结晶度和清除有机溶剂。用SEM观察(C_6H_(13)NH_3)_2PbI_4薄膜在不同成膜浓度时的表面形貌,发现浓度过大会造成粗糙的表面,当浓度为20mg/ml,旋涂16次时得到的薄膜均匀光滑且无裂缝,该膜的生长过程类似于气相法生长薄膜的岛状生长模式,即经过小岛和网络阶段,最后成为连续的薄膜。AFM结果显示(C_nH_(2n+1)NH_3)_2PbX_4体系的成膜性较好,形成了均匀光滑的连续薄膜,而(RNH_3)_2CuCl_4体系的成膜性较差。
研究(C_nH_(2n+1)NH_3)_2PbX_4体系薄膜的室温UV-Vis吸收光谱,分别考察卤素变化和碳链长度增加对组装材料光学性能的影响。该体系显示了强烈、尖锐的激子吸收峰,随着无机层中卤素X(X=Cl,Br,I)的变化,激子吸收峰发生明显红移;随着有机层中碳链长度(n=4,6,8,10)的增加,激子吸收峰的位置变化不大。表明激子吸收产生于无机层的电子跃迁,而不是有机层。除了吸收光谱强烈的激子跃迁,该体系的室温荧光光谱在可见光范围内显示了强烈的光致发光。
|
|
|
|
1 |
祝远民;刘锐锐;詹倩;;畸变钙钛矿结构的晶体定向转换方法与应用[J];人工晶体学报;2014年05期 |
2 |
孙尚梅;郑云先;;钙钛矿结构类型功能材料的制备方法概述[J];延边大学学报(自然科学版);2008年02期 |
3 |
常振勇,崔连起;钙钛矿金属氧化物催化剂的研究与应用综述[J];精细石油化工;2002年03期 |
4 |
杨志胜;杨立功;吴刚;汪茫;陈红征;;基于有机/无机杂化钙钛矿有序结构的异质结及其光伏性能的研究[J];化学学报;2011年06期 |
5 |
陈志雄,周方桥,付刚,唐大海;钙钛矿结构陶瓷N型半导化评述[J];材料导报;2000年03期 |
6 |
庄志强;王蕴辉;施红阳;;铌镁酸铅类钙钛矿结构铁电多晶体的制备技术[J];华南理工大学学报(自然科学版);1992年03期 |
7 |
范厚刚,姜伟棣,宫杰,杨丽丽,杨景海;LaNiO_3的制备及结构的研究[J];吉林师范大学学报(自然科学版);2004年02期 |
8 |
赵旭,栗萍,唐贵德,张变芳,禹日程;Nb掺杂对双钙钛矿化合物居里温度的影响[J];河北师范大学学报;2004年04期 |
9 |
钟伟,吴小玲,姜洪英,汤怒江,都有为;碱金属掺杂ABO_3和A_3B_2O_7型钙钛矿磁卡、磁电阻效应研究[J];稀有金属;2003年05期 |
10 |
欧阳颖,秦永宁,马智;纳米钙钛矿的性能及应用进展[J];天津化工;2002年01期 |
11 |
张辉,黄涛华,方亮,孟范成,刘韩星,袁润章;类钙钛矿新铌酸盐Ba_6LaTi_3Nb_3O_(21)的合成、结构与介电特性[J];无机化学学报;2004年04期 |
12 |
方亮,张辉,孟范成,洪学鹍,刘韩星,袁润章;类钙钛矿新铌酸盐Ba_5LaTi_2Nb_3O_(18)的合成、结构与介电特性[J];高等学校化学学报;2004年07期 |
13 |
李福燊,陈大英,王新东,李丽芬;新型钙钛矿结构复合氧化物材料的电导性能[J];北京科技大学学报;2005年03期 |
14 |
严清峰,张一玲,李强;铅基驰豫型复合钙钛矿结构PLZST的合成研究[J];无机材料学报;2001年04期 |
15 |
张辉,方亮,洪学鵾,孟范成,刘韩星,袁润章;类钙钛矿新铌酸盐Ba_3La_2Ti_2Nb_2O_(15)的合成、结构与介电特性[J];高等学校化学学报;2003年09期 |
16 |
张辉,方亮,洪学鹍,孟范成,刘韩星,袁润章;类钙钛矿新铌酸盐Ba_5NdTi_2Nb_3O_(18)的合成、结构与介电特性[J];无机化学学报;2003年10期 |
17 |
冯长根,张江山,王亚军;钙钛矿型复合氧化物用于汽车尾气催化净化的研究进展(一)[J];安全与环境学报;2004年03期 |
18 |
徐初东,林国淙,张进修;钙钛矿结构La_(1-x-y)Ca_xSr_yMnO_3陶瓷的制备及研究[J];无机材料学报;2004年04期 |
19 |
陈永红;童悦;魏亦军;刘杏芹;孟广耀;;制备方法对Pr_(0.6)Sr_(0.4)FeO_(3-δ)结构与性能的影响[J];硅酸盐学报;2006年06期 |
20 |
徐洪芳;夏炜炜;何军辉;;有序双钙钛矿Ba_2NiMoO_6结构和磁性研究[J];稀有金属;2007年S2期 |
|