近年来针对有机-无机杂化和无机钙钛矿半导体材料在光电转化方面的研究是薄膜太阳能电池领域的研究热点,主要原因在于该类材料的吸收光谱在可见光区而且具有较高的电子和空穴迁移率。目前实验上已研制出光电转换效率高达23%以上的钙钛矿太阳能电池,钙钛矿材料有望成为第三代太阳能电池材料,相关研究主要集中在新钙钛矿材料应用、电子-空穴传输和电池结构等问题上。由于有机-无机杂化钙钛矿材料合成温度相对较低,且容易水解和氧化,导致应用研究陷入瓶颈,如何提高材料的光稳定性和热稳定性以及光电转换性能是科研工作者努力解决的问题,在这方面,无机钙钛矿纳米材料逐渐受到关注。目前,利用光谱技术研究无机钙钛矿纳米晶体发光机理的工作方兴未艾,研究材料自身的光学性质将有利于阐述材料中的光生激子复合机制,为其在太阳能电池、LED显示、激光器以及光电探测等方面的应用奠定基础。本文以尺寸相近、不同卤素成分的Cs Pb X₃纳米晶体为研究对象,通过稳态荧光、时间分辨荧光、瞬态吸收、Z扫描等实验手段,结合光谱学分析方法,探究Cs Pb X₃纳米晶体的光学特性,从而阐述光致激发激子复合过程的物理机制。研究了变温条件下Cs Pb X₃纳米晶体薄膜的稳态和时间分辨荧光光谱。低温条件下,稳态荧光光谱中的荧光强度随温度的升高而迅速减小,减小到一定值后由于热解导致荧光淬灭而使得荧光强度随温度升高不再变化。同时,荧光光谱的谱线宽度和荧光峰位也随温度改变,对峰位移动进行了讨论,并分析了激子-声子耦合对Cs Pb X₃纳米晶体谱线宽度的影响机制。对时间分辨荧光光谱,拟合荧光衰减动力学得出两个寿命成分,即荧光产生机制由本征激子和表面缺陷态激子复合组成。通过变温实验,获得了激子结合能、纵波光学声子能量等物理参数,丰富了热效应对Cs Pb X₃纳米晶体激子复合作用机制的认识。研究了双光子激发条件下Cs Pb X₃纳米晶体的激子复合机制。通过飞秒激光开孔Z扫描技术确认了Cs Pb X₃纳米晶体的光学非线性吸收,即引起开孔Z扫描曲线出现反饱和吸收的原因是双光子吸收,探讨了卤素变化对双光子吸收系数和吸收截面的影响。在此基础上研究了双光子吸收引起的Cs Pb X₃纳米晶体的上转换荧光光谱,发现上转换荧光峰位较普通荧光峰位有¹3 me V的红移,结合时间分辨荧光光谱分析了该红移产生的原因,本征激子和表面缺陷态激子复合的强度变化造成了峰位移动并建立了双光子激发条件下的激子复合模型。通过飞秒瞬态吸收光谱技术主要研究了单光子和双光子激发下Cs Pb Br₃纳米晶体的超快激子复合动力学过程。研究发现单光子和双光子激发下其瞬态吸收光谱线型相似,均表现出激发态吸收和光致漂白两种成分,而且基态漂白峰的峰值均逐渐向长波长方向移动,表明在飞秒脉冲激发条件下样品中存在多种复合机制。比较单光子和双光子激发下材料吸收峰位附近的基态漂白动力学发现,高能激发且样品中平均激子数相同的情况下,双光子飞秒激光激发下激子的弛豫速率快于单光子飞秒激光激发的情形,通过三e指数拟合得出三种激子寿命成分,分别对应双激子、带电激子和单激子复合过程。这些工作为阐述无机钙钛矿纳米晶体在高能激光激发条件下的激子复合机制提供了新的信息。本论文利用多种光谱技术探究了系列无机钙钛矿Cs Pb X₃纳米晶体光生激子的产生和复合机制。测试和计算了纳米晶体的激子结合能、激子-声子耦合常数、光学声子能量等参数,分析了热效应对单激子复合的影响;计算得到系列Cs Pb X₃纳米晶体的双光子吸收系数;针对双光子吸收引起的上转换荧光峰位较普通荧光峰位的移动现象,与普通荧光进行对比得出表面缺陷态和本征激子态的强度变化导致了峰位移动并建立了相应的激子复合模型,并结合飞秒瞬态吸收进行分析,探讨了飞秒激光激发下的激子复合动力学过程。丰富了人们对该类无机钙钛矿半导体纳米晶体材料激子复合机制的认识。