准二维钙钛矿薄膜载流子转移机制检测方法及应用

本发明涉及载流子转移机制检测，特别是涉及一种准二维钙钛矿薄膜载流子转移机制检测方法及应用。

背景技术：

1、有机-无机杂化钙钛矿因其具有高吸收系数、长载流子寿命和长扩散长度等优点，而成为光伏和光电器件中应用前景广阔的一类材料。这类材料在热和大气湿度下的长期稳定性较差，通过添加大型疏水有机阳离子形成的准二维钙钛矿，不仅有效提高了稳定性，还实现了光电性质的可调控性和缺陷容忍度。在通过溶液旋涂法得到的准二维钙钛矿薄膜中，不可避免地存在多种量子阱钙钛矿相，探究各量子阱钙钛矿相之间的载流子转移机制对于确定载流子存在形式及适合的应用场景至关重要，比如：电子和空穴成对存在并同步转移表明准二维钙钛矿薄膜中载流子倾向于复合发光，适合制成led等发光器件；电子和空穴异步转移并发生分离表明准二维钙钛矿薄膜中分离的电子和空穴可以被提取利用，适合制成太阳能电池。

2、然而，载流子转移发生在极短的时间尺度上，目前的研究仅利用瞬态吸收光谱对准二维钙钛矿薄膜中载流子转移过程进行分析，只能获得电子或空穴在多量子阱钙钛矿相之间的转移过程，无法将电子和空穴在多量子阱钙钛矿相之间的转移过程区分开，即无法确定准二维钙钛矿薄膜中的载流子转移机制。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种准二维钙钛矿薄膜载流子转移机制检测方法及应用，可检测准二维钙钛矿薄膜的载流子转移机制，有利于确定准二维钙钛矿薄膜适合的应用场景。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种准二维钙钛矿薄膜载流子转移机制检测方法，包括：

4、获取待检测准二维钙钛矿薄膜的瞬态吸收光谱和瞬态荧光光谱；准二维钙钛矿薄膜为多量子阱二维钙钛矿薄膜；所述瞬态吸收光谱通过瞬态吸收光谱系统采集得到；所述瞬态荧光光谱通过基于条纹相机的瞬态荧光光谱系统采集得到；

5、对所述瞬态吸收光谱和所述瞬态荧光光谱进行综合分析，确定所述待检测准二维钙钛矿薄膜的载流子转移机制；所述载流子转移机制为空穴和电子同步转移，或者，所述载流子转移机制为空穴和电子异步转移。

6、在一些实施例中，在获取待检测准二维钙钛矿薄膜的瞬态吸收光谱和瞬态荧光光谱之前，还包括：

7、获取制备得到的准二维钙钛矿薄膜的稳态吸收光谱和稳态荧光光谱；

8、对所述稳态吸收光谱和所述稳态荧光光谱进行综合分析，确定制备得到的准二维钙钛矿薄膜是否为存在载流子转移过程的包括多种量子阱钙钛矿相的二维钙钛矿薄膜；若是，则以制备得到的准二维钙钛矿薄膜作为待检测准二维钙钛矿薄膜。

9、在一些实施例中，对所述瞬态吸收光谱和所述瞬态荧光光谱进行综合分析，确定所述待检测准二维钙钛矿薄膜的载流子转移机制，具体包括：

10、基于所述瞬态吸收光谱确定所述待检测准二维钙钛矿薄膜中每一量子阱钙钛矿相的基态漂白峰动力学；所述基态漂白峰动力学为所述量子阱钙钛矿相的基态漂白强度随时间变化的变化曲线；

11、基于所述瞬态荧光光谱确定所述待检测准二维钙钛矿薄膜中每一量子阱钙钛矿相的瞬态荧光动力学；所述瞬态荧光动力学为所述量子阱钙钛矿相的荧光强度随时间变化的变化曲线；

12、基于所述待检测准二维钙钛矿薄膜中每一量子阱钙钛矿相的基态漂白峰动力学和瞬态荧光动力学，确定所述待检测准二维钙钛矿薄膜的载流子转移机制。

13、在一些实施例中，基于所述待检测准二维钙钛矿薄膜中每一量子阱钙钛矿相的基态漂白峰动力学和瞬态荧光动力学，确定所述待检测准二维钙钛矿薄膜的载流子转移机制，具体包括：

14、将所述待检测准二维钙钛矿薄膜中n＝n-1的量子阱钙钛矿相的基态漂白峰动力学和瞬态荧光动力学进行对比，确定所述待检测准二维钙钛矿薄膜的载流子转移机制；其中，n为二维钙钛矿无机层层数，n为用于区分量子阱钙钛矿相是大n相和小n相的预设值，当n大于或等于n，则为大n相；当n小于n，则为小n相。

15、在一些实施例中，在将所述待检测准二维钙钛矿薄膜中n＝n-1的量子阱钙钛矿相的基态漂白峰动力学和瞬态荧光动力学进行对比之前，还包括：

16、对所述待检测准二维钙钛矿薄膜中n＝n-1的量子阱钙钛矿相的基态漂白峰动力学和瞬态荧光动力学进行归一化。

17、一种准二维钙钛矿薄膜载流子转移机制检测系统，包括：光谱生成装置和处理器；

18、所述光谱生成装置用于生成待检测准二维钙钛矿薄膜的瞬态吸收光谱和瞬态荧光光谱；

19、所述处理器与所述光谱生成装置通信连接；所述处理器用于执行上述的一种准二维钙钛矿薄膜载流子转移机制检测方法。

20、在一些实施例中，所述光谱生成装置包括：激光光源、第一分束镜、第一光路、第二光路、合束镜、第二分束镜、第三光路和第四光路；激光光源的输出端连接第一分束镜；第一分束镜的输出端分别连接第一光路的输入端和第二光路的输入端；第一光路的输出端和第二光路的输出端均连接合束镜的输入端；合束镜的输出端连接第二分束镜的输入端；第二分束镜的输出端分别连接第三光路的输入端和第四光路的输入端；

21、第一光路包括沿激光传播方向依次布置的光学参量放大器和斩波器；第二光路包括沿激光传播方向依次布置的时间延迟平台和晶体；第三光路包括沿激光传播方向依次布置的聚焦平凸、收集平凸和光谱仪，所述待检测准二维钙钛矿薄膜位于聚集平凸和收集平凸之间；第四光路包括沿激光传播方向依次布置的滤光片和条纹相机。

22、一种计算机装置，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述一种准二维钙钛矿薄膜载流子转移机制检测方法的步骤。

23、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述一种准二维钙钛矿薄膜载流子转移机制检测方法的步骤。

24、一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述一种准二维钙钛矿薄膜载流子转移机制检测方法的步骤。

25、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

26、本发明提供一种准二维钙钛矿薄膜载流子转移机制检测方法及应用，获取待检测准二维钙钛矿薄膜的瞬态吸收光谱和瞬态荧光光谱，瞬态吸收光谱通过瞬态吸收光谱系统采集得到，瞬态荧光光谱通过基于条纹相机的瞬态荧光光谱系统采集得到，对瞬态吸收光谱和瞬态荧光光谱进行综合分析，确定待检测准二维钙钛矿薄膜的载流子转移机制，载流子转移机制为空穴和电子同步转移或者空穴和电子异步转移，从而可检测准二维钙钛矿薄膜的载流子转移机制，有利于确定准二维钙钛矿薄膜适合的应用场景。

技术特征：

1.一种准二维钙钛矿薄膜载流子转移机制检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种准二维钙钛矿薄膜载流子转移机制检测方法，其特征在于，在获取待检测准二维钙钛矿薄膜的瞬态吸收光谱和瞬态荧光光谱之前，还包括：

3.根据权利要求1所述的一种准二维钙钛矿薄膜载流子转移机制检测方法，其特征在于，对所述瞬态吸收光谱和所述瞬态荧光光谱进行综合分析，确定所述待检测准二维钙钛矿薄膜的载流子转移机制，具体包括：

4.根据权利要求3所述的一种准二维钙钛矿薄膜载流子转移机制检测方法，其特征在于，基于所述待检测准二维钙钛矿薄膜中每一量子阱钙钛矿相的基态漂白峰动力学和瞬态荧光动力学，确定所述待检测准二维钙钛矿薄膜的载流子转移机制，具体包括：

5.根据权利要求4所述的一种准二维钙钛矿薄膜载流子转移机制检测方法，其特征在于，在将所述待检测准二维钙钛矿薄膜中n＝n-1的量子阱钙钛矿相的基态漂白峰动力学和瞬态荧光动力学进行对比之前，还包括：

6.一种准二维钙钛矿薄膜载流子转移机制检测系统，其特征在于，包括：光谱生成装置和处理器；

7.根据权利要求6所述的一种准二维钙钛矿薄膜载流子转移机制检测系统，其特征在于，所述光谱生成装置包括：激光光源、第一分束镜、第一光路、第二光路、合束镜、第二分束镜、第三光路和第四光路；激光光源的输出端连接第一分束镜；第一分束镜的输出端分别连接第一光路的输入端和第二光路的输入端；第一光路的输出端和第二光路的输出端均连接合束镜的输入端；合束镜的输出端连接第二分束镜的输入端；第二分束镜的输出端分别连接第三光路的输入端和第四光路的输入端；

8.一种计算机装置，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-5中任一项所述一种准二维钙钛矿薄膜载流子转移机制检测方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5中任一项所述一种准二维钙钛矿薄膜载流子转移机制检测方法的步骤。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5中任一项所述一种准二维钙钛矿薄膜载流子转移机制检测方法的步骤。

技术总结本发明公开一种准二维钙钛矿薄膜载流子转移机制检测方法及应用，涉及载流子转移机制检测技术领域，方法包括：获取待检测准二维钙钛矿薄膜的瞬态吸收光谱和瞬态荧光光谱，瞬态吸收光谱通过瞬态吸收光谱系统采集得到，瞬态荧光光谱通过基于条纹相机的瞬态荧光光谱系统采集得到，对瞬态吸收光谱和瞬态荧光光谱进行综合分析，确定待检测准二维钙钛矿薄膜的载流子转移机制，载流子转移机制为空穴和电子同步转移或者空穴和电子异步转移，从而可检测准二维钙钛矿薄膜的载流子转移机制，有利于确定准二维钙钛矿薄膜适合的应用场景。技术研发人员：姜澜,朱彤,高国权,董盈初,刘千羽,刘歆悦受保护的技术使用者：北京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/9/26