CsPbBr3 納米晶電子輻照效應(yīng)研究

張博文，韓 丹 ，薛夢(mèng)蕓，曹榮幸，李紅霞，曾祥華，薛玉雄

（1.揚(yáng)州大學(xué) 電氣與能源動(dòng)力工程學(xué)院,江蘇 揚(yáng)州 225000；2.揚(yáng)州大學(xué) 物理與科學(xué)技術(shù)學(xué)院,江蘇 揚(yáng)州 225002）

1 引言

鹵素鈣鈦礦材料具有優(yōu)異的光學(xué)性能、可調(diào)帶隙、優(yōu)異的載流子遷移率等優(yōu)勢(shì)[1]。此外，其光電轉(zhuǎn)換效率已從一開始的3.8%增長(zhǎng)到近期的25.5%，逐漸比肩硅電池，已接近商業(yè)化應(yīng)用水平，因此，有望在太陽能電池領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用[2-4]。采用鈣鈦礦材料研制的太陽能電池通常具有高功率轉(zhuǎn)換效率和高比功率，現(xiàn)已成為第三代新型太陽能電池[5]。目前，由Oxford PV 團(tuán)隊(duì)制備的硅/鈣鈦礦太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率為29.52%，已達(dá)到世界領(lǐng)先水平[6]。然而，由于鈣鈦礦材料對(duì)外界空間環(huán)境具有高度敏感性，導(dǎo)致鈣鈦礦太陽能電池的大規(guī)模應(yīng)用仍面臨挑戰(zhàn)和瓶頸。另外，用于空間的鈣鈦礦太陽能電池會(huì)不可避免地受到高能粒子和射線的輻照，導(dǎo)致太陽能電池難以長(zhǎng)期穩(wěn)定工作[7]。因此，研究鈣鈦礦材料結(jié)構(gòu)與光學(xué)特性的輻照穩(wěn)定性具有重要意義。

在空間應(yīng)用中，用于航天器和衛(wèi)星的鈣鈦礦太陽能電池不可避免地會(huì)暴露于范艾倫輻射帶、銀河宇宙線和太陽粒子事件引起的粒子和射線輻照中，導(dǎo)致其材料退化和性能下降[8]。科研人員針對(duì)鈣鈦礦材料的輻照效應(yīng)開展了一系列研究工作，以揭示材料的本征抗輻射性能。Kanaya 和Nickel 等研究了質(zhì)子輻照對(duì)雜化鈣鈦礦材料晶體結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能的影響。研究表明鈣鈦礦材料在質(zhì)子輻射下具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，且由輻照引起的缺陷態(tài)會(huì)使得電荷復(fù)合減少，延長(zhǎng)發(fā)光時(shí)間[9-10]。Boldyreva 等分析了0-50 krad(Si)的γ射線對(duì)四重陽離子鈣鈦礦吸收層光學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，輻照后的鈣鈦礦發(fā)光光譜會(huì)出現(xiàn)峰值紅移，并且發(fā)光強(qiáng)度顯著增加[11]。然而，在電子輻照下，鈣鈦礦材料具有不同的輻射穩(wěn)定性。Aleksandra[12]等發(fā)現(xiàn)MAPbI3材料具有優(yōu)異的耐輻射性能，在1 000 Mrad(Si)電子輻照下，其光伏性能沒有顯著變化。馮遠(yuǎn)皓[13]等研究了無機(jī)鈣鈦礦太陽能材料Cs2AgBiBr6在透射電子顯微鏡下觀察到的受電子束輻照后的情況，結(jié)果表明：因輻照分解效應(yīng)導(dǎo)致單晶Cs2AgBiBr6表面原子丟失，最先發(fā)生微小的晶格調(diào)整，生成初始的降解產(chǎn)物為Cs3Bi2Br9；在持續(xù)的電子束輻照下，單晶Cs2Ag-BiBr6的降解產(chǎn)物為Cs3Bi2Br9、BiBr3、CsAgBr2和AgBr，并提出了電子束輻照下可能發(fā)生的兩種分解反應(yīng)方式的復(fù)合降解機(jī)制。Gao[14]等研究了FA0.95Cs0.05PbI2.7Br0.3在不同輻照劑量下的結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性的變化規(guī)律，證明在400 Mrad(Si)電子輻照下，材料的結(jié)構(gòu)發(fā)生了輻解反應(yīng)。此外，Dang[15]等研究了高能電子輻照對(duì)不同形狀和尺寸的CsPbBr3納米晶體結(jié)構(gòu)的影響。研究發(fā)現(xiàn)電子輻照后CsPbBr3納米晶體開始發(fā)生放射分解，一部分溴原子被電子激發(fā)脫附，一部分Pb2+離子被還原為Pb0。同樣，Chen[16]通過透射電子顯微鏡研究了CsPbI3和CH3NH3PbI3鹵化物鈣鈦礦薄膜的電子束輻照效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)在高劑量率的連續(xù)電子束照射下，CsPbI3在照射區(qū)域內(nèi)表現(xiàn)出相當(dāng)快速的形態(tài)變化和成分降解，然而，CH3NH3PbI3薄膜主要在照射區(qū)域的外圍上/外部發(fā)生結(jié)構(gòu)損傷，而照射區(qū)域內(nèi)結(jié)構(gòu)相對(duì)完整[16]。上述研究雖然得到了一些重要成果，但有關(guān)電子輻照對(duì)鈣鈦礦材料結(jié)構(gòu)及光學(xué)性能的影響機(jī)制尚不清晰，因此，需要對(duì)電子輻照后材料的結(jié)構(gòu)變化與光學(xué)性能展開相關(guān)研究。

本文選用微晶玻璃封裝的全無機(jī)鈣鈦礦CsPbBr3納米晶作為研究對(duì)象，利用高分辨透射電子顯微鏡表征CsPbBr3納米晶的微觀形貌，并利用X 射線衍射分析和X 射線光電子能譜分析進(jìn)一步探究晶體結(jié)構(gòu)的變化趨勢(shì)。利用穩(wěn)態(tài)紫外-可見吸收光譜圖與光致發(fā)光光譜圖分析電子輻照對(duì)CsPbBr3納米晶光學(xué)性能的影響，并利用第一性原理計(jì)算分析了輻照后晶格膨脹引起的帶隙變化。最后，對(duì)電子輻照后的鈣鈦礦進(jìn)行高溫的熱處理實(shí)驗(yàn)，分析退火后樣品的發(fā)光性能。本文得到了鈣鈦礦本征輻照穩(wěn)定性的相關(guān)信息，可為開發(fā)面向空間太陽能電站的鈣鈦礦太陽能電池提供數(shù)據(jù)支撐。

2 實(shí)驗(yàn)方案與計(jì)算方法

2.1 實(shí)驗(yàn)材料制備

使用傳統(tǒng)的高溫固相法制備實(shí)驗(yàn)樣品。制備過程主要包括兩步：第一步通過高溫熔融玻璃以制備前驅(qū)體玻璃；第二步對(duì)原位析晶進(jìn)行二次熱處理。具體制備過程如下：（1）將SiO2、Cs2CO3、PbBr2等相關(guān)成分充分混合并研磨成粉末，裝在坩堝中，在1 200 °C 的高溫箱式爐中熔化15 分鐘；（2）將熔融玻璃倒在提前預(yù)熱過的不銹鋼板上，將其冷卻至室溫，獲得前體玻璃；（3）將獲得的樣品放入高溫馬弗爐中，控制溫度為350 °C，退火4 小時(shí)以去除內(nèi)部熱應(yīng)力；（4）將獲得的樣品進(jìn)行兩面打磨拋光并切成適當(dāng)?shù)拇笮?，放入高溫馬弗爐中，在470～500 °C 下進(jìn)行熱處理，待馬弗爐降至室溫后即可獲得微晶玻璃封裝的全無機(jī)鈣鈦礦納米晶。微晶玻璃具有很強(qiáng)的物理化學(xué)穩(wěn)定性，并且高密度和均勻的玻璃基底可以使鈣鈦礦納米晶免受周圍環(huán)境的干擾，用以創(chuàng)造一個(gè)隔絕水氧的理想環(huán)境。制備好的實(shí)驗(yàn)樣品如圖1 所示，CsPbBr3以球形納米晶的形式均勻分散在玻璃基底中，其平均粒徑約為20 nm。

圖1 CsPbBr3 材料高分辨透射電子顯微鏡圖像Fig.1 High-resolution transmission electron microscopy image of the CsPbBr3 material

2.2 輻照實(shí)驗(yàn)條件

為確定能量，首先利用Casino 軟件[17]模擬不同能量電子在CsPbBr3中的穿透情況。如圖2(a)所示，通過分析實(shí)驗(yàn)樣品的透射電子顯微鏡測(cè)試（Transmission Electron Microscope，TEM）圖像可知，樣品厚度為400 nm，其中鈣鈦礦層的厚度為12 nm。微晶玻璃（材料為SiO2）體積為：50 nm×50 nm×400 nm，其中CsPbBr3體積為：12 nm×12 nm×12 nm。由上述參數(shù)設(shè)置相同的模型尺寸，選擇不同能量（0-2 MeV）的電子進(jìn)行模擬，粒子總數(shù)設(shè)置為1 000 個(gè)。研究發(fā)現(xiàn)，2 MeV 能量的電子可以完全穿透微晶玻璃封裝的鈣鈦礦，并產(chǎn)生少量的二次電子（圖2（b）（彩圖見期刊電子版））。

圖2 (a) CsPbBr3 材料的TEM 圖像；（b）能量為2 MeV 的電子的入射情況Fig.2 (a) The TEM image of the CsPbBr3 material;(b) the incidence of electrons with an energy of 2 MeV

本文CsPbBr3輻照實(shí)驗(yàn)選擇2 MeV 電子，計(jì)量分別選擇為5 Mrad (Si)、25 Mrad (Si)、50 Mrad(Si)。為了便于比較，對(duì)于0 Mrad (Si)、5 Mrad (Si)、25 Mrad (Si)、50 Mrad (Si)劑量下的鈣鈦礦納米晶分別命名為PNC-0，PNC-5，PNC-25，PNC-50。

2.3 第一性原理參數(shù)設(shè)置

本文基于密度泛函理論利用Vienna Abinitio Simulation Package（VASP）[18]軟件包進(jìn)行第一性原理計(jì)算，分析輻照后晶格膨脹引起的帶隙變化。采用廣義梯度近似Generalized Gradient Approximation（GGA）的Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）方法進(jìn)行交換關(guān)聯(lián)泛函[19]。結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中，網(wǎng)格大小選擇為6×6×6，能量和力的收斂精度分別為10-6eV 和10-2eV/?。在優(yōu)化結(jié)構(gòu)上，通過使用PBE 方法和雜化泛函（Heyd-Scuseria-Ernzerhof，HSE06）獲得電子能帶結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)果與討論

3.1 電子輻照對(duì)鈣鈦礦納米晶形貌的影響

宏觀形貌上，電子輻照后CsPbBr3納米晶的顏色發(fā)生了明顯變化，如圖3（彩圖見期刊電子版）所示。

圖3 (a) PNC-0；(b) PNC-5；(c) PNC-25；(d) PNC-50 樣品圖Fig.3 Sample diagrams of (a) PNC-0,(b) PNC-5,(c) PNC-25,and (d) PNC-50

從圖3 中可以看出，未輻照樣品顆粒均勻且呈淺黃色，在電子輻照下CsPbBr3納米晶顏色變成暗黃色。在5 Mrad (Si)劑量下納米晶周圍開始出現(xiàn)棕色的玻璃顆粒，棕色顆粒尺寸隨著劑量增加而逐漸增大。由于CsPbBr3納米晶是被玻璃包裹的，故電子輻照會(huì)在玻璃光學(xué)帶隙附近產(chǎn)生吸收帶，形成玻璃色心，進(jìn)而改變CsPbBr3納米晶的顏色并出現(xiàn)棕色玻璃顆粒。

為了探究電子輻照對(duì)樣品晶體形貌的影響，對(duì)輻射后的樣品進(jìn)行了TEM 測(cè)試。從圖4（a）～4（d）（彩圖見期刊電子版）可以看出，輻照前后CsPbBr3納米晶都均勻分布在玻璃基質(zhì)中。同時(shí)由于電子輻照后微晶玻璃中會(huì)產(chǎn)生缺陷，故玻璃中的輻照缺陷可以捕捉更多的光子，從而導(dǎo)致透過率逐漸減小，玻璃中不可避免地出現(xiàn)色心，呈現(xiàn)為明顯白色透明物。這與CsPbBr3粉末顏色變黃現(xiàn)象一致。在5 Mrad (Si)劑量下，色心多出現(xiàn)在樣品表面，隨著劑量逐漸增加，樣品內(nèi)部開始出現(xiàn)色心。隨后，利用高分辨透射電子顯微鏡（High Resolution Transmission Electron Microscope，HRTEM）進(jìn)一步對(duì)CsPbBr3納米晶進(jìn)行高分辨率微觀形貌表征（圖4（e）～4（h））?？梢钥闯鲚椪涨昂髽悠范季哂星逦木Ц駰l紋。輻照前CsPbBr3的晶格間距為0.290 nm，表明樣品為（200）晶面。當(dāng)劑量增加到25 Mrad (Si)和50 Mrad (Si)時(shí)，樣品中的晶格間距發(fā)生變化（分別為0.275 nm 和0.252 nm），它們分別屬于PbO2的（120）晶面和金屬Pb（200）的晶面。此外，在大劑量電子輻照下，CsPbBr3納米晶會(huì)出現(xiàn)明顯的結(jié)構(gòu)分解現(xiàn)象。因此，電子輻照后樣品形貌出現(xiàn)了較大變化，其變得粗糙不均勻，尺寸明顯減小。此外，納米晶在輻照后變得緊湊，形成納米團(tuán)簇。同時(shí)還可以觀察到CsPbBr3納米晶在大劑量電子輻照下開始分解，形成金屬Pb 以及其氧化物PbO2的小顆粒。

圖4 PNC-0,PNC-5,PNC-25,PNC-50 的（a-d）TEM 圖像和（e-h）HRTEM 圖像Fig.4 (a-d) The TEM images and (e-h) HRTEM images of PNC-0,PNC-5,PNC-25,and PNC-50

為了深入探究樣品晶體結(jié)構(gòu)的變化趨勢(shì)，分別對(duì)4 種樣品進(jìn)行X 射線衍射分析（X-Ray diffraction，XRD）和X 射線光電子能譜分析（X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS），如圖5（彩圖見期刊電子版）所示。由圖5（a）可知，未輻照CsPb-Br3納米晶出現(xiàn)（110）和（200）晶面衍射峰，電子輻照后，CsPbBr3納米晶位于19.2°和30.1°的（110）和（200）晶面依然存在。然而，在25 Mrad (Si) 和50 Mrad (Si)劑量下，CsPbBr3的（110）和（200）衍射峰存在一定程度的削弱，證明大劑量電子輻照會(huì)影響鈣鈦礦的結(jié)晶性。圖5（b）～5（d）顯示了CsPbBr3納米晶的Pb 4f，Br 3d 以及Si 2p 軌道圖譜隨輻照劑量的變化曲線?？梢姡弘S著劑量增加，Br 3d 軌道向結(jié)合能低能區(qū)移動(dòng)，這是因?yàn)锽r 原子周圍的電子云密度出現(xiàn)了明顯變化，Br 原子得到電子，降低了Br 原子結(jié)合能。同時(shí)Br 3d 軌道的XPS 峰面積明顯變小，證明CsPbBr3納米晶存在分解現(xiàn)象。對(duì)于Pb 4f 軌道，CsPbBr3納米晶位于141.1 eV 和145.2 eV 位置的峰屬于金屬氧化物PbO2，并且在5 Mrad(Si)劑量下峰的位置和強(qiáng)度變化不明顯，但當(dāng)劑量繼續(xù)增大時(shí)，出現(xiàn)了屬于金屬Pb 的峰（142.8 eV 和138.1 eV），同時(shí)可觀察到二價(jià)Pb 的峰向結(jié)合能低能區(qū)移動(dòng)（143.6 eV和138.8 eV），二價(jià)Pb 峰的面積變小。這些現(xiàn)象進(jìn)一步證實(shí)了CsPbBr3在電子輻照下會(huì)出現(xiàn)明顯的結(jié)構(gòu)分解。此外，由于電子輻照后微晶玻璃中產(chǎn)生了自由電子或空穴，導(dǎo)致Si 2p 的軌道出現(xiàn)明顯變化。自由電子占據(jù)玻璃中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣上的空位，從而形成色心。因此Si 2p 的軌道出現(xiàn)明顯分裂，并且峰的面積發(fā)生明顯變化。

圖5 PNC-0，PNC-5，PNC-25，PNC-50 的 (a) XRD 圖；(b) Br 3d 軌道的XPS 圖譜；(c) Pb 4f 軌道的XPS 圖譜；(d) Si 2p 軌道的XPS 圖譜Fig.5 (a) The XRD patterns of PNC-0,PNC-5,PNC-25,and PNC-50;(b-d) the XPS patterns of Br 3d,Pb 4f,and Si 2p orbits

3.2 電子輻照對(duì)鈣鈦礦納米晶光學(xué)性能的影響

鈣鈦礦的光學(xué)性能與晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，因而利用穩(wěn)態(tài)紫外-可見吸收光譜圖（Ultraviolet and Visible Spectrophotometer，UV-VIS）與光致發(fā)光譜圖（Photoluminescence，PL）分析電子輻照對(duì)CsPb-Br3納米晶光學(xué)性能的影響。從穩(wěn)態(tài)紫外-可見吸收光譜圖（圖6，彩圖見期刊電子版））可知，隨著劑量的增加，CsPbBr3納米晶光吸收性能隨之增強(qiáng)，這是因?yàn)樵谳椪涨鞍鼧悠返奈⒕РＡo光吸收帶，而在電子輻照后，微晶玻璃出現(xiàn)光吸收帶，并且隨著劑量增加，缺陷導(dǎo)致的色心能夠捕獲更多的光子，進(jìn)而使得樣品的光吸收性能總體呈增強(qiáng)趨勢(shì)。同時(shí)輻照后樣品對(duì)光的吸收波段并沒有發(fā)生變化。圖6（b）為基于UV-VIS 光譜通過Tauc-plot 方法得到的輻照前后樣品帶隙變化情況。如圖6（b）插圖所示，隨著劑量的增加，樣品帶隙呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。

圖6 PNC-0，PNC-5，PNC-25，PNC-50 的（a）吸收光譜和（b）帶隙分布Fig.6 (a) The optical absorption spectra and (b) the band gap distribution of PNC-0,PNC-5,PNC-25,and PNC-50

除光吸收性能外，光致發(fā)光也是材料的重要光學(xué)性能，利用PL 方法分析了CsPbBr3納米晶的光致發(fā)光性能。如圖7（彩圖見期刊電子版）所示，CsPbBr3納米晶存在明顯的綠光發(fā)射，發(fā)光中心在525 nm附近。隨著劑量的增加，樣品的發(fā)光強(qiáng)度逐漸減弱，這可能是受結(jié)構(gòu)分解以及色心的影響所致。另外，樣品峰位出現(xiàn)了明顯的藍(lán)移，與帶隙的變化一致。Hong 等報(bào)道了一種通過電子束輻照調(diào)節(jié)和增強(qiáng)P3MT 納米管光致發(fā)光（PL）特性的新方法，觀察到P3MT 納米管溶液PL 峰隨著電子束劑量的增加而出現(xiàn)紅移，證明峰位變化與電子束庫侖力的熱效應(yīng)明顯相關(guān)[20]。對(duì)于傳統(tǒng)的無機(jī)半導(dǎo)體材料如GaN、ZnO 和CdS 等，隨著溫度升高，材料帶隙會(huì)下降。這是因?yàn)槁曌訑?shù)量的增加和熱膨脹導(dǎo)致電子-聲子相互作用增強(qiáng)（熱膨脹的影響較?。瑥亩霈F(xiàn)PL 峰紅移。然而，Pb 基鈣鈦礦和Pb 基半導(dǎo)體在溫度升高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致PL 峰出現(xiàn)異常藍(lán)移。Meloni 等通過價(jià)帶最大值（VBM）和導(dǎo)帶最小值（CBM）來解釋這種異?，F(xiàn)象[21]。與傳統(tǒng)半導(dǎo)體不同，Pb 基鈣鈦礦氧化物的VBM 和CBM 均由Bns-Xmp 和Bnp-Xms 反結(jié)合軌道形成。因此，晶格的熱膨脹會(huì)導(dǎo)致VBM和CBM 的勢(shì)能發(fā)生輕微變化，從而導(dǎo)致帶隙擴(kuò)大。Wang 等研究了不同溫度下二維鈣鈦礦帶隙的變化趨勢(shì)，表明在熱膨脹相互作用和電子-聲子相互作用都逐漸增強(qiáng)的情況下，材料帶隙會(huì)隨溫度的升高而增加[22]。

圖7 PNC-0，PNC-5，PNC-25，PNC-50 光致發(fā)光光譜Fig.7 Photoluminescence spectra of PNC-0,PNC-5,PNC-25,and PNC-50

為了定性分析晶格熱膨脹和帶隙升高的關(guān)系，利用第一性原理計(jì)算分析不同晶格常數(shù)下帶隙的變化情況。首先，構(gòu)建本征模型CsPbBr3，通過對(duì)材料整體施加1%-5%的應(yīng)變以模擬不同程度的晶格膨脹，計(jì)算結(jié)果如圖8 所示。由圖8可知，當(dāng)不施加應(yīng)變時(shí)，材料的帶隙值為2.22 eV，與上述實(shí)驗(yàn)值接近（2.24 eV）。隨著應(yīng)變逐漸增大，CsPbBr3材料的帶隙隨之增加。該結(jié)果從側(cè)面驗(yàn)證了晶格膨脹會(huì)導(dǎo)致鈣鈦礦材料的帶隙升高。因此，庫侖力引起的電子束加熱效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致CsPbBr3納米晶的帶隙隨著溫度的升高而逐漸增大，從而PL 峰出現(xiàn)藍(lán)移。

圖8 CsPbBr3 材料帶隙隨應(yīng)變的變化Fig.8 The band gap of CsPbBr3 material changes with strain

由上述試驗(yàn)結(jié)果可知，鈣鈦礦納米晶的發(fā)光特性主要受微觀結(jié)構(gòu)或色心的影響。為了進(jìn)一步驗(yàn)證這一結(jié)論，對(duì)電子輻照后的鈣鈦礦進(jìn)行高溫?zé)崽幚韺?shí)驗(yàn)，對(duì)色心進(jìn)行退火處理[23]，并利用光致發(fā)光光譜測(cè)試退火后樣品的發(fā)光性能。具體試驗(yàn)方法如下：（1）研磨樣品，讓CsPbBr3納米晶分布得更加均勻，增大受熱面積；（2）將樣品置于空氣中，在500 °C 高溫下煅燒12 個(gè)小時(shí)進(jìn)行退火。退火后CsPbBr3納米晶形貌如圖9（彩圖見期刊電子版）所示?？梢钥闯?，樣品顏色發(fā)生了變化，顏色接近未輻照前樣品的淺黃色，而且棕色玻璃顆粒消失，證明鈣鈦礦退火后色心得到恢復(fù)。退火后的鈣鈦礦光學(xué)性能如圖10（彩圖見期刊電子版）所示。

圖9 (a) PNC-5，(b) PNC-25，(c) PNC-50 高溫退火后樣品圖Fig.9 The sample diagrams of annealed (a) PNC-5,(b)PNC-25,and (c) PNC-50

圖10 退火過后PNC-0，PNC-5，PNC-25，PNC-50 的光致發(fā)光光譜Fig.10 Photoluminescence spectra of PNC-0,PNC-5,PNC-25,and PNC-50 after annealing

研究發(fā)現(xiàn)，CsPbBr3納米晶峰位幾乎恢復(fù)至未輻照狀態(tài)，然而樣品的發(fā)光強(qiáng)度并未恢復(fù)。在5 Mrad(Si)劑量下，樣品的性能得到一點(diǎn)恢復(fù)，然而在25 Mrad(Si)劑量下，發(fā)光性能甚至下降了53.7%，在50 Mrad(Si)劑量下，發(fā)光性能下降了78.6%左右。上述表征結(jié)果證明色心消失不能明顯改善納米晶的光學(xué)性能。經(jīng)電子輻照后，部分CsPbBr3納米晶分解成了金屬Pb，并且有部分金屬Pb 被氧化成PbO2，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，最終導(dǎo)致其光學(xué)性能發(fā)生變化。

4 結(jié)論

本文研究了不同劑量電子輻照后微晶玻璃封裝的CsPbBr3納米晶結(jié)構(gòu)與光學(xué)性能的變化規(guī)律，得出以下主要結(jié)論：（1）電子輻照后，CsPbBr3納米晶宏觀上出現(xiàn)色心，且隨著劑量的增加，色心顏色不斷變深且向內(nèi)延伸。（2）電子輻照后，CsPbBr3納米晶微觀形貌變得粗糙，尺寸明顯減小，在高劑量電子輻照下納米晶變得緊湊，形成納米團(tuán)簇。在大劑量電子輻照下，CsPbBr3納米晶會(huì)出現(xiàn)明顯的結(jié)構(gòu)分解現(xiàn)象，形成金屬Pb 以及其氧化物PbO2的小顆粒。（3）CsPbBr3納米晶光吸收性能隨輻照劑量增加而增強(qiáng)，電子輻照后，微晶玻璃出現(xiàn)光吸收帶，并且隨著劑量增加，更多的色心缺陷能夠捕獲更多的光子，從而增強(qiáng)樣品的整體光吸收性能。（4）表征材料光學(xué)性能實(shí)驗(yàn)證明電子輻照能夠分解CsPbBr3納米晶，特別是高劑量輻照后其光致發(fā)光性能降低53.7%～78.6%。本文研究結(jié)果將為鈣鈦礦納米晶空間輻射損傷機(jī)理及應(yīng)用研究提供數(shù)據(jù)支撐。