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非接触式亚微米O-PTIR光谱成像技术研究Ruddlesden-Popper混合钙钛矿边缘的形成


低能量边缘光致发光的研究,对提高Ruddlesden-Popper钙钛太阳能电池效率有着十分重要的影响和意义。在本篇研究中,电子科技大学王志明教授课题组与Photothermal Spectroscopy Corp公司合作,使用O-PTIR技术及新一代的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统mIRage研究MAPbBr3在(BA)2(MA)2Pb3Br板边缘分布情况。本研究使用O-PTIR技术探测具有以下优势:首先(BA)2(MA)2Pb3Br10和MAPbBr3之间由于缺少BA,因此其红外光谱具备显著的差异;其次,这种非接触式探测能够有效避免样品高度,探针污染所带来的问题;另外,无论是BA缺陷,还是BA对MA的比例已有使用FTIR光谱研究的报道,具备良好的基础。


图1  O-PTIR观测边缘的MAPbBr3的红外光谱信息。(a)(BA)2(MA)n-1 bn br3n+1(n = 1,2,3,∞)钙钛矿的红外光谱;(b-c)(BA)2(MA)2Pb3Br10和MAPbBr3的中MA+分子在1480 cm-1 (b)和BA+分子 1580 cm-1 (c)的图谱;(d) (BA)2(MA)2Pb3Br10的PL图像;(e)在(d)中所示的中心区域和边缘的红外光谱图


通过O-PTIR的测量(图1),能够观测到随着BA的含量降低,~1580 cm-1处的峰的相对强度减小,峰值伴随着向1585 cm-1的峰值偏移。这主要是由于(BA)2(MA)2Pb3Br10在1580 cm-1附近有两个涉及NH3振动的红外吸收带:一个在1575 cm-1处(BA+),另一个在1585 cm-1处(MA+)。当BA含量降低时,1575 cm-1处的带强度降低,导致峰值强度在约1580 cm-1处降低,并伴随向1585 cm-1偏移。在测试中观测到的另外一个现象为~1480 cm-1与~1580 cm-1的相对强度比增大,因为1478 cm-1的振动(CH3振动)仅与MA+相关,因此~1480 cm-1的强度没有变化,而1580 cm-1却由于BA含量降低而降低,导致比值的降低。




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