[發明專利]全無機鈣鈦礦單晶的逆溫溶液生長方法

有效

• 申請號: 201711081319.1
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107829139B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 徐亞東;張濱濱;張洪健;盧宇飛;劉欣;周策;介萬奇
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C30B29/12
• 分類號: C30B29/12;C30B7/14
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明公開了一種全無機鈣鈦礦單晶的逆溫溶液生長方法，用于解決現有全無機鈣鈦礦單晶的生長方法實用性差的技術問題。技術方案是首先將原料溴化銫和溴化鉛混合在有機溶劑二甲基亞砜中溶解攪拌，過濾后加入環己醇和二甲基甲酰胺混合液，得到前驅體溶液；其次將前驅體溶液在一定溫度下保溫一定時間，過濾已析出晶體的溶液；最后將濾液置于水箱中加熱升溫，生長大尺寸、高結晶質量的CsPbBr₃晶體。本發明方法制得CsPbBr₃粉末的XRD圖譜與標準結構卡片的XRD圖譜一致，證明CsPbBr₃粉末是純相。并獲得了長×寬×高＝(4～7)×(3～5)×(2～3)mm³的CsPbBr₃單晶體，實用性好。

技術領域

本發明涉及一種全無機鈣鈦礦單晶的生長方法，特別涉及一種全無機鈣鈦礦單晶的逆溫溶液生長方法。

背景技術

全無機鹵化物材料CsPbBr₃屬于鈣鈦礦型晶體結構，具有直接帶隙，大范圍光吸收，高發光強度，大的載流子遷移率壽命積(μτ)等特性。同時，相比有機無機雜化鈣鈦礦晶體材料，全無機鈣鈦礦具有更高的化學穩定性、時間穩定性和熱穩定性。全無機鹵化物鈣鈦礦材料CsPbBr₃在發光二極管，輻射探測器，太陽能電池等領域具有極高的潛在應用價值，是目前世界各國研究的熱點。然而，制備大尺寸，高結晶質量的全無機鹵化物鈣鈦礦CsPbBr₃單晶仍面臨著技術上的挑戰。

文獻1“low-Temperature Solution-Grown CsPbBr₃Single Crystals and TheirCharacterization.Cryst.Growth Des.2016,16,5717-5725.”首次報道了利用反溶劑法制備CsPbBr₃晶體。該方法生長周期短，設備和工藝相對簡單，拉開了低溫溶液法制備CsPbBr₃晶體的序幕，但是生長的晶體尺寸小(1～3mm)，且容易形成多晶。

文獻2“Photoresponse of CsPbBr₃and Cs₄PbBr₆Perovskite SingleCrystals.J.Phys.Chem.Lett.2017,8,565-570.”報道了利用反溶劑法制備CsPbBr₃晶體，但發現在不同反應物配比下會生成不同的物相，對得到純凈的CsPbBr₃單晶體造成很大障礙。

文獻3“High Detectivity and Rapid Response in PerovskiteCsPbBr₃Single-Crystal Photodetector.J.Phys.Chem.C.2017,121,4917-4923.”報道了利用反溶劑法制備單一相CsPbBr₃晶體，但并未改善晶體的尺寸和晶體的結晶質量。

文獻4“Solution-Grown CsPbBr₃Perovskite Single Crystals for PhotonDetection.Chem.Mater.2016,28,8470-8474.”首次報道了利用逆溫度結晶法制備CsPbBr₃晶體。該法制備的晶體結晶質量優于反溶劑法，但由于采用加熱板加熱，溫度控制不精確，晶體內部和表面存在較明顯的缺陷，且晶體尺寸有限，形狀不規則。

此外，目前有關全無機鈣鈦礦材料的報道大多是薄膜材料，但對于晶體材料的報道很少，迄今為止，國內外均沒有關于低溫溶液法制備大尺寸、高結晶質量全無機CsPbBr₃鈣鈦礦單晶體的報道。

發明內容