耦合量子点薄膜中光致界面电荷转移动力学特性研究

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1、硕士学位论文耦合量子点薄膜中光致界面电荷转移动力学特性研究STUDYONTHEPHOTO-INDUCEDCHARGETRANSFERDYNMAICSATINTERFACESINCOUPLEDQUANTUMDOTFILMS陈帅哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：O472学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开理学硕士学位论文耦合量子点薄膜中光致界面电荷转移动力学特性研究硕士研究生：陈帅导师：杨庆鑫副教授申请学位：理学硕士学科：凝聚态物理所在单位：理学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔

2、滨工业大学ClassifiedIndex:O472SchoolCode:10213U.D.C:535SecrecyGrade:OpenDissertationfortheMasterDegreeinScienceSTUDYONTHEPHOTO-INDUCEDCHARGETRANSFERDYNMAICSATINTERFACESINCOUPLEDQUANTUMDOTFILMSCandidate：ChenShuaiSupervisor：AssociateProf.YangQingxinAcademicDegreeAp

3、pliedfor：MasterofScienceSpeciality：CondensedMatterPhysicsAffiliation：DepartmentofPhysicsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要近年来，随着量子点中多重激子理论的不断完善以及相关的实验支持，对于具有高量子效率的量子点太阳能电池的研究逐渐成为了国际热点。其中，如何通过界面电荷

4、转移将激子有效拆分并输运至电极这一过程是研究量子点太阳能电池高量子效率成因的关键物理问题。目前，针对光伏器件的实际工作状态，同时用光电及光谱方法在不同时间尺度研究量子点薄膜界面电荷转移动力学特性的实验报道并不多见，而这对于高效光电器件的设计具有非常重要的科学意义。本文以单、双层CdSe耦合量子点薄膜器件为主要研究对象，以瞬态光电流（TOF）和时间分辨荧光光谱技术为主要实验手段，研究了量子点与受体、不同尺寸量子点之间的界面电荷转移动力学特性，主要包含以下几部分研究工作：首先，根据不同材料的能级匹配结构设计并制备了

5、两种类型的CdSe耦合量子点薄膜器件。对于含电极的光伏器件，主要关注其长时间尺度下的瞬态光电流特性；另一类仅有量子点和受体的薄膜器件则主要关注其短时间尺度下的时间分辨荧光光谱特性。利用两种实验手段分别在μs和ns量级时间尺度研究界面电荷转移动力学特性，实验结果可以彼此支持。其次，研究了量子点与受体之间的界面电荷转移动力学特性。通过改变原型光伏器件中量子点薄膜的厚度，我们发现TOF信号主要来源于量子点与受体之间发生界面电荷转移后载流子在受体中的输运过程。而无激子阻挡层（受体）器件的TOF信号则表明了量子点与电极之

6、间的界面电荷转移及复合的动力学特性。作为进一步的实验支持，我们采集了相关器件的时间分辨荧光光谱并进行了全局拟合。对于孤立量子点薄膜器件，拟合结果给出了三个荧光组分，而对于量子点/受体薄膜器件，则给出了第四个荧光组分，这个组分被指认为界面电荷转移动力学过程，并获得了相应的动力学参数。最后，研究了不同尺寸量子点之间的界面电荷转移动力学特性。对于双层量子点薄膜光伏器件的TOF实验结果，我们通过分析发现了其中量子点之间界面电荷转移的贡献，并表征了其动力学参数；同时，不同偏压条件下的TOF实验也进一步支持了相关结论。关键

7、词：量子点薄膜；TOF；时间分辨荧光；界面电荷转移-I-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofmultipleexcitontheoryandthesupportofexperimentsinquantumdots(QDs),thestudyofQDsolarcellswithhighquantumefficiencybecomeaninternationalhotspotgradually.Theprocessaboutthedissociationofthee

8、xcitonbychargetransferatinterfacesandthechargestransporttotheelectrodesisakeyphysicalissuetounderstandthehighquantumefficiencyinQDsolarcells.Recently,thereportedexperimentalresultsbyapplyingphot