[發(fā)明專利]一種帶隙可調(diào)的層狀雜合物薄膜及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610169326.6
• 申請(qǐng)日: 2016-03-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105742502A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉韓星;杜湘軍;劉克永;甘小燕;郭麗玲;郝華;曹明賀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L51/42
• 分類號(hào): H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 劉洋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶隙可調(diào)的層狀雜合物薄膜。

背景技術(shù)

層狀有機(jī)-無(wú)機(jī)類鈣鈦礦雜合物是一種由有機(jī)組分和無(wú)機(jī)組分在分子尺度上復(fù)合而成的新型材料，可兼具有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料優(yōu)異性能。目前國(guó)內(nèi)外的研究表明該類材料具有半導(dǎo)性能、光致發(fā)光、電致發(fā)光、非線性光學(xué)特性、磁學(xué)性能等性能，是一種潛在的新型功能材料；這一類材料在結(jié)構(gòu)上具有其獨(dú)特性，它是由無(wú)機(jī)鈣鈦礦層和有機(jī)胺陽(yáng)離子層交替排列而成的一種特殊層狀結(jié)構(gòu)，其中無(wú)機(jī)層和有機(jī)層之間靠化學(xué)鍵連接。其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性使得該類材料成為一種具有天然量子阱結(jié)構(gòu)的有機(jī)-無(wú)機(jī)層狀復(fù)合材料。因此，理論上可以在分子尺度上對(duì)材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)剪裁，從而使得材料的性能有望得到精確地設(shè)計(jì)與控制。因此，層狀類鈣鈦礦雜合物是一種新型的、分子尺度的低維半導(dǎo)體材料，無(wú)異質(zhì)界面的不均勻性，它比人工超晶格材料有更高的信息攜帶密度，可用于更微小尺寸的器件如分子器件，也可用于大尺寸薄膜器件，有著巨大的應(yīng)用潛力。

2013年，英國(guó)牛津大學(xué)的HenryJ.Snaith首次報(bào)道了CH₃NH₃SnI₃基鈣鈦礦太陽(yáng)電池，并獲得了6.4％的效率，但是該電池在空氣中效率衰退非常快。2014年4月，美國(guó)西北大學(xué)的MercouriG.Kanatzidis報(bào)道了CH₃NH₃Sn_xPb_1-xI₃基鈣鈦礦太陽(yáng)電池，并獲得了7.37％的效率，但是該電池只能存放在惰性氣體環(huán)境中。2014年，美國(guó)斯坦福大學(xué)的IanC.Smith首次將層狀的有機(jī)-無(wú)機(jī)類鈣鈦礦雜合物(C₆H₅C₂H₄NH₃)₂(CH₃NH₃)₂Pb₃I₇應(yīng)用于鈣鈦礦太陽(yáng)電池，并獲得了4.73％的效率，但是并沒(méi)有解決含鉛的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種含鉛量少而在空氣中又相對(duì)穩(wěn)定的層狀雜合物(C₆H₅C₂H₄NH₃)₂Sn_xPb_1-xI₄薄膜及其制備方法。

為達(dá)到上述目的，采用技術(shù)方案如下：

一種帶隙可調(diào)的層狀雜合物薄膜，包括雜合物薄膜材料，所述的雜合物薄膜材料為層狀雜合物(C₆H₅C₂H₄NH₃)₂Sn_xPb_1-xI₄(0.1≤x≤0.9)。

上述帶隙可調(diào)的層狀雜合物薄膜的制備方法，包括以下步驟：

1)將碘苯乙胺、碘化亞錫、碘化鉛以0.1≤x≤0.9化學(xué)計(jì)量比混合，用有機(jī)溶劑溶解，震蕩攪拌5～60min，得到前驅(qū)體溶液；

2)在惰性氣氛環(huán)境中將前驅(qū)體溶液在基板上旋涂鍍膜，然后熱處理，得到雜合物薄膜。

按上述方案，所述有機(jī)溶劑為N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亞砜或γ-丁內(nèi)酯或異丙醇和N,N-二甲基甲酰胺的混合溶劑。

按上述方案，所述的基板為透明導(dǎo)電玻璃、硅片、石英玻璃片、有機(jī)柔性基板的任意一種。

按上述方案，所述旋涂鍍膜轉(zhuǎn)速500～8000r/min，旋涂時(shí)間10～60s。

按上述方案，所述熱處理過(guò)程：50～150℃下熱處理10～120min。

按上述方案，所述惰性氣氛環(huán)境采用的氣體為氮?dú)饣蛘邭鍤狻?/p>

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)有益效果如下：