申请/专利权人：苏州大学

申请日：2018-06-12

公开（公告）日：2020-07-28

公开（公告）号：CN108624953B

主分类号：C30B19/00(20060101)

分类号：C30B19/00(20060101);C30B29/12(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.07.28#授权;2018.11.02#实质审查的生效;2018.10.09#公开

摘要：本发明涉及一种超薄钙钛矿单晶材料的制备方法，它包括以下步骤：（a）将溴化铅、溴化前驱体、油胺和油酸溶于二甲亚砜中形成第一溶液；所述溴化铅和所述前驱体的摩尔比为1：0.5~2.5，所述溴化前驱体为选自溴化铯、溴化甲胺和溴化甲醚中的一种或多种组成的混合物；（b）将甲醇和乙醇进行混合形成第二溶液；（c）将所述第一溶液滴至衬底表面，使用所述第二溶液作为反溶剂以使其挥发扩散至所述第一溶液中进行反应；反应结束后将所述衬底用氯苯清洗多次，干燥获得形成在所述衬底表面的超薄钙钛矿单晶材料。这样获得的钙钛矿单晶厚度为130~180nm，同时边缘尺寸可以达到几百微米甚至毫米级别。

主权项：1.一种超薄钙钛矿单晶材料的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：（a）将溴化铅、溴化前驱体、油胺和油酸溶于二甲亚砜中形成第一溶液；所述溴化铅和所述前驱体的摩尔比为1：0.5~2.5，所述溴化前驱体为选自溴化铯、溴化甲胺和溴化甲醚中的一种或多种组成的混合物；所述溴化铅的浓度为5mM~100mM；所述油胺和所述油酸的体积比为1：9~9：1，所述油胺的体积浓度为0.5%~5%；（b）将甲醇和乙醇进行混合形成第二溶液；（c）将所述第一溶液滴至衬底表面，使用所述第二溶液作为反溶剂以使其挥发扩散至所述第一溶液中进行反应；反应结束后将所述衬底用氯苯清洗多次，干燥获得形成在所述衬底表面的超薄钙钛矿单晶材料。

全文数据：一种超薄钙钛矿单晶材料的制备方法技术领域于半导体光电材料観，涉及—种織矿单晶材料，具緋及—种超薄轉钛矿单日日材料的制备方法。背景技术_2]、巧矿材料由于其优湖光学、电学性能餅錢賴能大随職力，如太阳能电池、探测器、激光、场效应晶体管、光晶体管等。而单晶类型的钙钛矿材料具有长的平衡载流子扩散程、高的光吸收效率、低的捕获态密度、良好的迁移率，因此在高性能电器件中具有更为显著的优势。A[0003]—虽然单晶钙钛矿具有这么多的优势，三维体相的材料厚度却通常在微米至毫米级别，远远超过了载流子的扩散长度，所以，对于高性能器件来说，最好的解决办法是制备一种超薄单晶興钛矿材料。发明内容[0004]本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种超薄钙钛矿单晶材料的制备方法。[0005]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:一种超薄钙钛矿单晶材料的制备方法，它包括以下步骤：[0006]a将溴化铅、溴化前驱体、油胺和油酸溶于二甲亚砜中形成第一溶液;所述溴化铅和所述前驱体的摩尔比为1:0.5〜2.5，所述溴化前驱体为选自溴化铯、溴化甲胺和溴化甲醚中的一种或多种组成的混合物；[0007]⑹将甲醇和乙醇进行混合形成第二溶液；[0008]c将所述第一溶液滴至衬底表面，使用所述第二溶液作为反溶剂以使其挥发扩散至所述第一溶液中进彳丁反应;反应结束后将所述衬底用氯苯清洗多次，千燥获得形成在所述衬底表面的超薄钙钛矿单晶材料。[0009]优化地，步骤a中，所述溴化铅的浓度为5mM〜lOOmM。[0010]进一步地，步骤a中，所述油胺和所述油酸的体积比为1:9〜9:1。[0011]进一步地，步骤a中，所述油胺的体积浓度为0•5%〜5%。[0012]优化地，步骤⑹中，所述甲醇和所述乙醇的体积比为4:6〜6:4。[0013]优化地，步骤c中，所述衬底为硅片、FT0、IT0、玻璃或PET。[0014]优化地，步骤c中，将所述衬底置于真空千燥箱中于30〜5TC干燥[0015]由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明超薄钙钛矿单晶材料的制备方法，通过使得反溶剂挥发扩散至第一溶液中进行反应，这样获得的|丐钦矿单晶厚度为130〜180nm，同时边缘尺寸可以达到几百微米甚至晕米级别，尺寸上来说可以满足进一步的光电器件加工；而且对衬底不具有选择性，原则上只要是表面平整的衬底都可以适用于本方法生长，这对于器件加工免去了转移等复杂的工艺过程。附图说明[0016]图1为本发明超薄钙钛矿单晶材料的制备示意图；_7]图2为实施例1中制得的钙钛矿材料的SEM图；[0018]图3为实施例1中制得的钙钛矿材料的光学显微镜图以及相应的厚度标尺为5〇11m；[0019]图4为实施例2中制得的钙钛矿材料的光学显微镜图以及相应的厚度标尺为5_m；[0020]图5为实施例3中制得的钙钛矿材料的光学显微镜图以及相应的厚度标尺为5如m；[0021]图6为实施例1中制得的钙钛矿材料的XRD图；[0022]图7为实施例1中制得的钙钛矿材料的EDX图；[0023]图8为实施例1中制得的钙钛矿材料的PL图；[0024]图9为不同对比例中制得的钙钛矿材料的光学显微镜图：（a对比例丨；⑹对比例2;c对比例3;d对比例4。’具体实施方式[0025]本发明超薄妈铁矿单晶材料的制备方法，它包括以下步骤：（a将溴化铅、溴化前驱体、油胺和油酸溶于二甲亚砜中形成第一溶液;所述溴化铅和所述前驱体的摩尔比为i:0•5〜2•5，所述溴化前驱体为选自溴化铯、溴化甲胺和溴化甲醚中的一种或多种组成的混合物；〇3将甲醇和乙醇进行混合形成第二溶液；（c将所述第一溶液滴至衬底表面，使用所述第二溶液作为反溶剂以使其挥发扩散至所述第一溶液中进行反应;反应结束后将所述衬底用氯苯清洗多次，干燥获得形成在所述衬底表面的超薄钙钛矿单晶材料。这样获得的钙钛矿单晶厚度为130〜180mn，同时边缘尺寸可以达到几百微米甚至毫米级别，尺寸上来说可以满足进一步的光电器件加工；而且对衬底不具有选择性，原则上只要是表面平整的衬底都可以适用于本方法生长，这对于器件加工免去了转移等复杂的工艺过程。[0026]步骤a中，所述溴化铅的浓度优选为5視〜lOOmM;所述油胺和所述油酸的体积比优选为I:9〜9:1;所述油胺的体积浓度为〇.5%〜5%，这样能够获得厚度更为均匀的超薄钙钛矿单晶材料。步骤b中，所述甲醇和所述乙醇的体积比优选为4:6〜6:4。步骤c中，所述衬底优选为硅片、FT0、IT0、玻璃或PET;将所述衬底置于真空干燥箱中于30〜5TC干燥。[0027]下面将结合实例对本发明进行进一步说明。[0028]实施例1[0029]本实施例提供一种超薄钙钛矿单晶材料的制备方法，它包括以下步骤：[0030]a取50mM溴化铅、50mM溴化铯、5uL油胺和5yL油酸溶于lml二甲亚砜形成第一溶液；[0031]⑹取5ml甲醇和5ml乙醇混合形成第二溶液；[0032]c将第一溶液滴到平整衬底硅片上，以第二溶液为反溶剂，将衬底与反溶剂一起置于密闭的容器中并相互隔绝如图1所示），使反溶剂缓慢挥发扩散进入第一溶液发生反应，1小时之后反应结棘出衬底，臓苯清綱遍，最后将野駐干燥箱中于40W燥6小时。所得产品的SEM和光学图像应的厚度_2、_所示;其狐應几图分别如图6、图7、图8所示。[0033]实施例2_4]本实施例提供-种_織矿单晶材料_备方法，它与实施例中的基本一致，^同的是:步骤a中加人了油胺9此、麵luL，所得产品光学图像以及雛的厚度如图砸不。[0035]实施例3[0036]本实施例提供一种超薄钙钛矿单晶材料的制备方法，它与实施例中的基本一致，不同的是:步骤a中加入了油胺liiL、油酸9此，所得产品光学图像以及相应的厚度如图5所」、〇[0037]实施例4[0038]本实施例提供一种超薄钙钛矿单晶材料的制备方法，它与实施例中的基本一致，不同的是:步骤a中，溴化铅和溴化铯的摩尔比为1:0.5,所得产品厚度约为150nm。[0039]实施例5[0040]本实施例提供一种超薄轉钛矿单晶材料的制备方法，它与实施例中的基本一致，不同的是:步骤a中，溴化铅和溴化铯的摩尔比为1:2•5，所得产品厚度约为80nm。[0041]实施例6[0042]本实施例提供一种超薄钙钛矿单晶材料的制备方法，它与实施例中的基本一致，不同的是:步骤〇中，甲醇和乙醇的体积比为4:6,所得产品厚度约为14〇nm。[0043]实施例7[0044]本实施例提供一种超薄钙钛矿单晶材料的制备方法，它与实施例中的基本一致，不同的是:步骤⑹中，甲醇和乙醇的体积比为6:4,所得产品厚度约为160nm。，[0045]对比例1[0046]本实施例提供一种超薄钙钛矿单晶材料的制备方法，它与实施例中的基本一致，不同的是：步骤b中，未加入甲醇，最终得的的产物为随机的小颗粒，而不是超薄单晶片09a〇[0047]对比例2[0048]本实施例提供一种超薄钙钛矿单晶材料的制备方法，它与实施例中的基本一致，不同的是:步骤b中，未加入乙醇，最终得的的产物为随机的小颗粒，而不是超薄单晶片图9⑹）。[0049]对比例3[0050]本实施例提供一种超薄钙钛矿单晶材料的制备方法，它与实施例中的基本一致，不同的是：步骤a中，未加入油胺，最终得的的产物为随机的小颗粒，而不是超薄单晶^图9c〇[0051]对比例4[0052]本实施例提供一种超薄钙钛矿单晶材料的制备方法，它与实施例中的基本一致，不同的是：步骤a中，未加入油酸，最终得的的产物为随机的小颗粒，而不是超薄单晶^图9d〇[0053]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种超薄钙钛矿单晶材料的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤.、=将溴化铅、溴化前驱体、油胺和油酸溶于二甲亚砜中形成第一溶液\所述溴化铅和所述前驱体_尔比为1:G.5〜2•5，臓離麵体为難漠鎌、魏的-种或频纟賊隨合物；^^b将甲醇和乙醇进行混合形成第二溶液；、、c将巧述第-溶液滴至衬底麵，使用所述第二溶液作为反溶剂以使其挥发扩散至所述第溶液中进行反应;反应结束后将所述衬底用氯苯清洗多次，干燥获得形成在所述衬底麵_薄讎矿輔材料。2.根据权利要求1所述超薄钙钛矿单晶材料的制备方法，其特a中，所述溴化铅的浓度为5mM〜lOOmM。3.根据权利要求1或2所述超辦$钛矿单晶術物制备方法^：步骤a〉中，臟油胺和臓油酸的体积比为1:9〜9:1。^4.棚权利要求3所述超薄讎矿单晶材料的中，所述油胺的体积浓度为〇•5%〜5%。f5.根据权求1臟黯讎矿单晶材fb中，所述甲醇和所述乙醇的体积比为4:6〜6:4。爾皿，，、?雜仕丁单轉_難施，難彳赃于:步齡中，所述输施，鋪撕:辦中，w

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