[發明專利]一種金屬鹵化物CsPbCl3

在審

• 申請號: 201711153670.7
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN108046313A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 史志鋒;李營;雷玲芝;馬壯壯;張飛
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C01G21/00
• 分類號: C01G21/00
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 董曉慧

本發明提出一種金屬鹵化物CsPbCl3鈣鈦礦微米塊的合成方法，是按照下列步驟實現：（1）清洗襯底并吹干；（2）按照3:1的摩爾比配置CsCl和PbCl2的混合粉末；（3）將配制好的混合粉末放在水平管式爐的高溫區，清洗好的襯底放在水平管式爐的低溫區；（4）設定水平管式爐高溫區和低溫區的溫度和維持時間，所述高溫區的溫度為540~640℃；低溫區的溫度為360~420℃，通入Ar氣作為工作氣體；（5）通過調控Ar氣流量控制管式爐內的反應壓強實現CsPbCl3微米塊的可控生長。本發明利用簡單的化學氣相沉積技術，實現高質量CsPbCl3鈣鈦礦微米塊的可控生長。該制備方法工藝簡單、成本低廉、可控性強，且生長工藝可擴展至CsPbBr3和CsPbI3等材料。

技術領域

本發明屬于光電材料制備領域，具體涉及一種無機金屬鹵化物CsPbCl3鈣鈦礦微米塊的合成方法。

背景技術

金屬鹵化物鈣鈦礦，其通式為ABX3，其中A為甲基銨（CH3NH3，MA）、甲脒（CH(NH2)2，FA）或Cs；B是Pb或Sn；X為Cl、Br或I。近兩年，金屬鹵化物鈣鈦礦材料在光電器件領域（太陽能電池、光電探測器）的潛在應用開始引起人們的廣泛關注，這主要得益于該材料較大的光吸收系數、較高的載流子傳輸速率以及其帶寬連續可調的特性。由于基于MAPbX3和FAPbX3材料的光電器件在穩定性上一直不能令人滿意，因此人們開始將目光轉向穩定性更優的CsPbX3（X=Cl/Br/I）體系材料，且已可制備出基于CsPbX3材料的光電探測器件。

然而，由于鈣鈦礦薄膜系統的固有問題，如多晶結構中大量晶界的存在以及光生載流子壽命短而導致的低外部量子效率，阻礙了鈣鈦礦基光電探測器性能的進一步提升。從材料的角度考慮，如何提高材料的結晶度、保證材料成膜的連續性，減少材料內部因為晶界而引入的缺陷，是提高鈣鈦礦基光電探測器性能的關鍵。

與二維鈣鈦礦薄膜材料相比，鈣鈦礦微米塊具有形狀規則、結構完整度高以及結晶特性良好等優勢。此外，由于材料本身具有較低的缺陷密度，載流子在橫向傳輸過程中具有更高的遷移速率和擴散長達，這對提升鈣鈦礦光電探測器的響應速度和響應率是非常有利的。目前還沒有關于CsPbCl3鈣鈦礦探測器的研究報道，這一方面是因為CsPbCl3材料合成困難，另一方面是由于常規的合成技術所制備的CsPbCl3薄膜結晶性較差，多為多晶態，這本身不適用于光電探測器的制備。因此，發展一種簡單可行、尺寸可控且結晶性良好的CsPbCl3微米塊的生長技術是高性能鈣鈦礦光電探測器制備的關鍵。

發明內容

本發明的目的在于針對現有鈣鈦礦合成技術的不足，提出一種高質量金屬鹵化物CsPbCl3鈣鈦礦微米塊的合成方法，采用化學氣相沉積技術制備出形狀規則、尺寸微米量級、結晶特性良好的CsPbCl3鈣鈦礦微米塊，從而為高性能鈣鈦礦光電探測器的研制奠定材料基礎。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種金屬鹵化物CsPbCl3鈣鈦礦微米塊的合成方法，是按照下列步驟實現：

（1）清洗襯底并吹干；