沉积参数对铯铅溴钙钛矿薄膜中CsPb<sub>2</sub>Br<sub>5</sub>相结构演变和发光特性的影响

林淑地; 吴海霞; 宋捷; 黄锐; 吕有明

doi:10.37188/CJL.20220335

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沉积参数对铯铅溴钙钛矿薄膜中CsPb₂Br₅相结构演变和发光特性的影响

材料合成及性能 | 更新时间：2023-05-10

- 沉积参数对铯铅溴钙钛矿薄膜中CsPb₂Br₅相结构演变和发光特性的影响
  增强出版
- Effect of Deposition Parameters on Luminescence Properties and Structure Evolution of CsPb₂Br₅ Phase in Cesium Lead Bromide Perovskite Films
- 发光学报 2023年44卷第4期页码：634-640
- 作者机构：
  
  1.深圳大学材料学院，广东深圳　518060
  2.韩山师范学院材料科学与工程学院，广东潮州　521041
- 作者简介：
  
  [ "林淑地（1997-），女，广东揭阳人，硕士研究生，2020年于韩山师范学院获得学士学位，主要从事全无机钙钛矿薄膜发光性能的研究。 E-mail： 2361062029@qq.com" ]
  [ "黄锐（1978-），男，广东潮州人，博士，教授，2008年于南京大学获得博士学位，主要从事量子点发光材料、稀土发光材料与应用、硅基材料光电特性的研究。 E-mail: rhuangnju@126.com" ]
  [ "吕有明（1963-），男，吉林长春人，博士，教授，博士生导师，2000年于日本长冈技术科学大学获得博士学位，主要从事氧化锌基半导体发光材料与器件、日盲紫外光电探测材料及器件、氧化物半导体透明电子学材料与器件、纳米半导体材料的制备及其光电器件的研究。" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(12104117);广东省自然科学基金(2020A1515010432)
- DOI：10.37188/CJL.20220335
  中图分类号： O482.31
- 收稿日期：2022-09-15，
  
  修回日期：2022-10-04，
  
  纸质出版日期：2023-04-05
- 稿件说明：
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林淑地,吴海霞,宋捷等.沉积参数对铯铅溴钙钛矿薄膜中CsPb₂Br₅相结构演变和发光特性的影响[J].发光学报,2023,44(04):634-640.

LIN Shudi,WU Haixia,SONG Jie,et al.Effect of Deposition Parameters on Luminescence Properties and Structure Evolution of CsPb₂Br₅ Phase in Cesium Lead Bromide Perovskite Films[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(04):634-640.
林淑地,吴海霞,宋捷等.沉积参数对铯铅溴钙钛矿薄膜中CsPb₂Br₅相结构演变和发光特性的影响[J].发光学报,2023,44(04):634-640. DOI： 10.37188/CJL.20220335.

LIN Shudi,WU Haixia,SONG Jie,et al.Effect of Deposition Parameters on Luminescence Properties and Structure Evolution of CsPb₂Br₅ Phase in Cesium Lead Bromide Perovskite Films[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(04):634-640. DOI： 10.37188/CJL.20220335.

摘要

基于化学气相沉积（CVD）法制备的铯铅溴钙钛矿薄膜具有优异的光电特性，然而薄膜通常存在CsPbBr

和CsPb

两个不同的相结构区域。本文通过CVD法制备了铯铅溴钙钛矿薄膜，并利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、电子能谱仪（EDS）及荧光光谱仪研究了反应气压与N

流量对其中的CsPb

相结构的影响。实验结果表明，反应气压的变化对CsPb

相结构无影响；与此不同，随着N

流量的减少，薄膜中部分CsPb

相结构逐渐转变为CsPbBr

相结构，其发光也由以~630 nm为主的宽带发射转变为以~530 nm为主的窄带发射。实验表明，N

流量是调控CsPb

相结构和发光特性的有效手段。

Abstract

The cesium lead bromide perovskite thin films prepared by chemical vapor deposition （CVD） have excellent optoelectronic properties， but the thin films generally have two different phase structures， CsPbBr

and CsPb

. In our work， CVD method is considered to prepare cesium lead bromide perovskite thin films， and the effects of reaction pressure and N

flow on CsPb

in the thin films were studied by X-ray diffraction （XRD）， scanning electron microscopy（SEM）， energy dispersive spectroscopy（EDS） and fluorescence spectrometer. The results show that the change of the reaction pressure has no effect on the CsPb

phase. However， with the decrease of the N

flow， part of the CsPb

phase in the film gradually transforms into the CsPbBr

phase， and its luminescence also converts from a broadband emission dominated by ~630 nm to a narrowband emission dominated by ~530 nm. Experimental results reveal that N

flow is an effective means to control the phase structure and luminescence properties of CsPb

关键词

Keywords

references

KOJIMA A ， TESHIMA K ， SHIRAI Y ， et al . Organometal halide perovskites as visible-light sensitizers for photovoltaic cells ［J］. J. Am. Chem. Soc. ， 2009 ， 131 （ 17 ）： 6050 - 6051 . doi: 10.1021/ja809598r http://dx.doi.org/10.1021/ja809598r

BURSCHKA J ， PELLET N ， MOON S J ， et al . Sequential deposition as a route to high-performance perovskite-sensitized solar cells ［J］. Nature ， 2013 ， 499 （ 7458 ）： 316 - 319 . doi: 10.1038/nature12340 http://dx.doi.org/10.1038/nature12340

YANG J ， LIU Z Z ， HU Z P ， et al . Enhanced single-mode lasers of all-inorganic perovskite nanocube by localized surface plasmonic effect from Au nanoparticles ［J］. J. Lumin. ， 2019 ， 208 ： 402 - 407 . doi: 10.1016/j.jlumin.2018.12.055 http://dx.doi.org/10.1016/j.jlumin.2018.12.055

YANG Z ， ZHANG H ， FANG Z H ， et al . One-step precipitated all-inorganic perovskite QDs from amorphous media for backlighting display and reproducible laser-driven white lighting ［J］. Chem. Eng. J. ， 2022 ， 427 ： 131379-1 - 8 . doi: 10.1016/j.cej.2021.131379 http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2021.131379

YAN S K ， LI Q ， ZHANG X ， et al . A vertical structure photodetector based on all‐inorganic perovskite quantum dots ［J］. J. Soc. Inf. Displ. ， 2020 ， 28 （ 1 ）： 9 - 15 . doi: 10.1002/jsid.853 http://dx.doi.org/10.1002/jsid.853

SALEEM M I ， YANG S Y ， ZHI R N ， et al . Surface engineering of all‐inorganic perovskite quantum dots with quasi core-shell technique for high‐performance photodetectors ［J］. Adv. Mater. Interfaces ， 2020 ， 7 （ 11 ）： 2000360-1-7 . doi: 10.1002/admi.202000360 http://dx.doi.org/10.1002/admi.202000360

XUAN T T ， YANG X F ， LOU S Q ， et al . Highly stable CsPbBr 3 quantum dots coated with alkyl phosphate for white light-emitting diodes ［J］. Nanoscale ， 2017 ， 9 （ 40 ）： 15286 - 15290 . doi: 10.1039/c7nr04179a http://dx.doi.org/10.1039/c7nr04179a

LING Y C ， TIAN Y ， WANG X ， et al . Enhanced optical and electrical properties of polymer‐assisted all‐inorganic perovskites for light‐emitting diodes ［J］. Adv. Mater. ， 2016 ， 28 （ 40 ）： 8983 - 8989 . doi: 10.1002/adma.201602513 http://dx.doi.org/10.1002/adma.201602513

PROTESESCU L ， YAKUNIN S ， BODNARCHUK M I ， et al . Nanocrystals of cesium lead halide perovskites （CsPb X 3 ， X= Cl， Br， and I）： novel optoelectronic materials showing bright emission with wide color gamut ［J］. Nano Lett. ， 2015 ， 15 （ 6 ）： 3692 - 3696 . doi: 10.1021/nl5048779 http://dx.doi.org/10.1021/nl5048779

LI X M ， WU Y ， ZHANG S L ， et al . CsPb X 3 quantum dots for lighting and displays： room-temperature synthesis， photoluminescence superiorities， underlying origins and white light-emitting diodes ［J］. Adv. Funct. Mater. ， 2016 ， 26 （ 15 ）： 2435 - 2445 . doi: 10.1002/adfm.201600109 http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201600109

CHO H ， WOLF C ， KIM J S ， et al . High-efficiency solution-processed inorganic metal halide perovskite light‐emitting diodes ［J］. Adv. Mater. ， 2017 ， 29 （ 31 ）： 1700579-1-8 . doi: 10.1002/adma.201700579 http://dx.doi.org/10.1002/adma.201700579

XU W L ， NIU M S ， YANG X Y ， et al . Chemical vapor deposition growth of phase-selective inorganic lead halide perovskite films for sensitive photodetectors ［J］. Chin. Chem. Lett. ， 2021 ， 32 （ 1 ）： 489 - 492 . doi: 10.1016/j.cclet.2020.05.017 http://dx.doi.org/10.1016/j.cclet.2020.05.017

ZHONG Y G ， LIAO K ， DU W N ， et al . Large-scale thin CsPbBr 3 single-crystal film grown on sapphire via chemical vapor deposition： toward laser array application ［J］. ACS Nano ， 2020 ， 14 （ 11 ）： 15605 - 15615 . doi: 10.1021/acsnano.0c06380 http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c06380

BAO C Y ， PENG X ， YING L Y ， et al . Investigation of CsPbBr 3 CVD dynamics at various temperatures ［J］. Phys. Chem. Chem. Phys. ， 2021 ， 23 （ 40 ）： 23214 - 23218 . doi: 10.1039/d1cp03794c http://dx.doi.org/10.1039/d1cp03794c

ZHANG Y H ， SAIDAMINOV M I ， DURSUN I ， et al . Zero-dimensional Cs 4 PbBr 6 perovskite nanocrystals ［J］. J. Phys. Chem. Lett. ， 2017 ， 8 （ 5 ）： 961 - 965 . doi: 10.1021/acs.jpclett.7b00105 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpclett.7b00105

TANG X S ， HU Z P ， YUAN W ， et al . Perovskite CsPb 2 Br 5 microplate laser with enhanced stability and tunable properties ［J］. Adv. Opt. Mater. ， 2017 ， 5 （ 3 ）： 1600788-1-8 . doi: 10.1002/adom.201600788 http://dx.doi.org/10.1002/adom.201600788

SONG J Z ， LI J H ， LI X M ， et al . Quantum dot light-emitting diodes based on inorganic perovskite cesium lead halides（CsPb X 3 ）［J］. Adv. Mater. ， 2015 ， 27 （ 44 ）： 7162 - 7167 . doi: 10.1002/adma.201502567 http://dx.doi.org/10.1002/adma.201502567

DURSUN I ， DE BASTIANI M ， TUREDI B ， et al . CsPb 2 Br 5 single crystals： synthesis and characterization ［J］. ChemSusChem ， 2017 ， 10 （ 19 ）： 3746 - 3749 . doi: 10.1002/cssc.201701131 http://dx.doi.org/10.1002/cssc.201701131

CHENG S J ， CHEN Y ， ZHONG H Z . Centimeter-sized Na-doped CsPb 2 Br 5 single crystals with efficient self-trapped exciton emission ［J］. Cryst. Growth Des. ， 2022 ， 22 （ 7 ）： 4025 - 4030 . doi: 10.1021/acs.cgd.2c00526 http://dx.doi.org/10.1021/acs.cgd.2c00526

WANG K H ， WU L ， LI L ， et al . Large-scale synthesis of highly luminescent perovskite-related CsPb 2 Br 5 nanoplatelets and their fast anion exchange ［J］. Angew. Chem. ， 2016 ， 128 （ 29 ）： 8468 - 8472 . doi: 10.1002/ange.201602787 http://dx.doi.org/10.1002/ange.201602787

LI G P ， WANG H ， ZHU Z F ， et al . Shape and phase evolution from CsPbBr 3 perovskite nanocubes to tetragonal CsPb 2 Br 5 nanosheets with an indirect bandgap ［J］. Chem. Commun. ， 2016 ， 52 （ 75 ）： 11296 - 11299 . doi: 10.1039/c6cc05877a http://dx.doi.org/10.1039/c6cc05877a

SEBASTIAN M ， PETERS J A ， STOUMPOS C C ， et al . Excitonic emissions and above-band-gap luminescence in the single-crystal perovskite semiconductors CsPbBr 3 and CsPbCl 3 ［J］. Phys. Rev. B ， 2015 ， 92 （ 23 ）： 235210-1-9 . doi: 10.1103/physrevb.92.235210 http://dx.doi.org/10.1103/physrevb.92.235210

STOUMPOS C C ， MALLIAKAS C D ， PETERS J A ， et al . Crystal growth of the perovskite semiconductor CsPbBr 3 ： a new material for high-energy radiation detection ［J］. Cryst. Growth Des. ， 2013 ， 13 （ 7 ）： 2722 - 2727 . doi: 10.1021/cg400645t http://dx.doi.org/10.1021/cg400645t

GABELLONI F ， BICCARI F ， FALSINI N ， et al . Long-living nonlinear behavior in CsPbBr 3 carrier recombination dynamics ［J］. Nanophotonics ， 2019 ， 8 （ 9 ）： 1447 - 1455 . doi: 10.1515/nanoph-2019-0013 http://dx.doi.org/10.1515/nanoph-2019-0013

PETERS J A ， LIU Z F ， YU R ， et al . Carrier recombination mechanism in CsPbBr 3 revealed by time-resolved photoluminescence spectroscopy ［J］. Phys. Rev. B ， 2019 ， 100 （ 23 ）： 235305-1-9 . doi: 10.1103/physrevb.100.235305 http://dx.doi.org/10.1103/physrevb.100.235305

KANG J ， WANG L W . High defect tolerance in lead halide perovskite CsPbBr 3 ［J］. J. Phys. Chem. Lett. ， 2017 ， 8 （ 2 ）： 489 - 493 . doi: 10.1021/acs.jpclett.6b02800 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpclett.6b02800

HUANG R ， LIN X Y ， YU Y P ， et al . Fast growth of polycrystalline film in SiCl 4 /H 2 plasma ［J］. Chin. Phys. Lett. ， 2004 ， 21 （ 6 ）： 1168 - 1170 . doi: 10.1088/0256-307x/21/6/053 http://dx.doi.org/10.1088/0256-307x/21/6/053

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