[發(fā)明專利]一種金屬鹵化物CsPbCl3

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711153670.7
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN108046313A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史志鋒;李營;雷玲芝;馬壯壯;張飛
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: C01G21/00
• 分類號: C01G21/00
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 董曉慧

本發(fā)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(shí)現(xiàn)：（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(qū)，清洗好的襯底放在水平管式爐的低溫區(qū)；（4）設(shè)定水平管式爐高溫區(qū)和低溫區(qū)的溫度和維持時間，所述高溫區(qū)的溫度為540~640℃；低溫區(qū)的溫度為360~420℃，通入Ar氣作為工作氣體；（5）通過調(diào)控Ar氣流量控制管式爐內(nèi)的反應(yīng)壓強(qiáng)實(shí)現(xiàn)CsPbCl3微米塊的可控生長。本發(fā)明利用簡單的化學(xué)氣相沉積技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)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(qiáng)，且生長工藝可擴(kuò)展至CsPbBr3和CsPbI3等材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種無機(jī)金屬鹵化物CsPbCl3鈣鈦礦微米塊的合成方法。

背景技術(shù)

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，F(xiàn)A）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(lǐng)域（太陽能電池、光電探測器）的潛在應(yīng)用開始引起人們的廣泛關(guān)注，這主要得益于該材料較大的光吸收系數(shù)、較高的載流子傳輸速率以及其帶寬連續(xù)可調(diào)的特性。由于基于MAPbX3和FAPbX3材料的光電器件在穩(wěn)定性上一直不能令人滿意，因此人們開始將目光轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性更優(yōu)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(tǒng)的固有問題，如多晶結(jié)構(gòu)中大量晶界的存在以及光生載流子壽命短而導(dǎo)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(jìn)一步提升。從材料的角度考慮，如何提高材料的結(jié)晶度、保證材料成膜的連續(xù)性，減少材料內(nèi)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(guān)鍵。

與二維鈣鈦礦薄膜材料相比，鈣鈦礦微米塊具有形狀規(guī)則、結(jié)構(gòu)完整度高以及結(jié)晶特性良好等優(yōu)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(kuò)散長達(dá)，這對提升鈣鈦礦光電探測器的響應(yīng)速度和響應(yīng)率是非常有利的。目前還沒有關(guān)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(guī)的合成技術(shù)所制備的CsPbCl3薄膜結(jié)晶性較差，多為多晶態(tài)，這本身不適用于光電探測器的制備。因此，發(fā)展一種簡單可行、尺寸可控且結(jié)晶性良好的CsPbCl3微米塊的生長技術(shù)是高性能鈣鈦礦光電探測器制備的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有鈣鈦礦合成技術(shù)的不足，提出一種高質(zhì)量金屬鹵化物CsPbCl3鈣鈦礦微米塊的合成方法，采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)制備出形狀規(guī)則、尺寸微米量級、結(jié)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(chǔ)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)：

（1）清洗襯底并吹干；