[發明專利]一種全無機鈣鈦礦納米晶及其制備方法和在半導體器件上的應用

有效

• 申請號: 201910883373.0
• 申請日: 2019-09-18
• 公開（公告）號: CN110776000B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 倪亮;肖也
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C01G21/00
• 分類號: C01G21/00;C09K11/66
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 張燕玲

本發明屬于半導體器件材料技術領域，公開一種全無機鈣鈦礦納米晶及其制備方法和在半導體器件上的應用。該方法包括步驟：將乙酸銫前驅液和溴化鉛前驅液混合，磁力攪拌后超聲處理，充分溶解獲得混合液，依次滴入油酸和氫溴酸水溶液，繼續攪拌，并將溶液溫度加熱至40℃，隨后通過超聲使容器壁上前驅體充分反應，制得CsPbBr₃鈣鈦礦前驅液；靜置后分層，把上層清液濾除，向沉淀中滴入二甲基亞砜，繼續攪拌，直至溶液呈現亮綠色，然后置于真空干燥箱內，待溶液揮發后，得到產物。該材料在空氣中穩定可控、導電性良好、具有較高的光致發光量子產率，可以直接應用于半導體器件，亦可充當光敏劑幫助提高其他材料的光學性能。

技術領域

本發明屬于半導體器件材料技術領域，特別涉及一種全無機鈣鈦礦(CsPbBr₃)納米晶及其制備方法和在半導體器件上的應用。

背景技術

半導體器件是導電性介于良導電體與絕緣體之間，利用半導體材料特殊電特性來完成特定功能的電子器件，可用來產生、控制、接受、變換、放大信號和進行能量轉換。無論從科技或是經濟發展的角度來看，半導體的重要性都是十分巨大的。近年來，金屬鹵化物鈣鈦礦材料展現出其優異的光電性能，具有結晶度高、載流子遷移率高、激子束縛能量低、量子效率高、吸收光譜寬、光吸收系數高和能耗損失低等特性，成為了材料研究領域的熱點二受到廣泛的關注。

金屬鹵化物鈣鈦礦的分子通式為ABX3，目前金屬鹵化物鈣鈦礦材料主要應用于太陽能電池方面，金屬鹵化物鈣鈦礦電池用于光伏產業，其轉換率已經達到了25.2％。值得注意的是，純無機的金屬鹵化物鈣鈦礦雖然在太陽能電池上的應用效果一般，但無機鈣鈦礦薄膜在光電轉換效率上有突出的表現。而CsPbBr3鈣鈦礦納米晶的禁帶寬度(Eg)為2.3eV，具有優秀的光電性能，可響應絕大部分的可見光，具有較好的電荷轉移能力和光生電子能力。純無機鈣鈦礦CsPbBr3的粒徑越小，其具有更大的表面積、更短的光生載流子轉移路程、更低的缺陷狀態，更好的光致發光量子產率。此外，還能聯合小粒徑的CsPbBr3鈣鈦礦納米晶與二維半導體材料，以光敏劑的角色輔助提高二維材料的光電性能。

作為CsPbBr3鈣鈦礦本身而言，它在合成過程中，容易產生量子產率較低的CsPbBr3鈣鈦礦，這個缺陷往往會直接影響由這類低量子產率的鈣鈦礦制成的半導體器件的性能。

發明內容

為了克服現有技術中存在的缺點和不足，本發明的首要目的在于提供一種全無機鈣鈦礦納米晶的制備方法。

本發明的再一目的在于提供一種上述制備方法制備得到的全無機鈣鈦礦納米晶。

本發明的又一目的在于提供上述全無機鈣鈦礦納米晶的應用。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種全無機鈣鈦礦納米晶的制備方法，包括以下操作步驟：將乙酸銫前驅液和溴化鉛前驅液混合，磁力攪拌后超聲處理，充分溶解獲得混合液，依次滴入油酸和氫溴酸水溶液，繼續攪拌，并將溶液溫度加熱至40℃，隨后通過超聲使容器壁上前驅體充分反應，制得CsPbBr₃鈣鈦礦前驅液；將CsPbBr₃鈣鈦礦前驅液靜置后分層，把上層清液濾除，向沉淀中滴入二甲基亞砜，繼續攪拌，直至溶液呈現亮綠色，然后置于真空干燥箱內，待溶液揮發后，得到全無機鈣鈦礦納米晶。

所述的乙酸銫前驅液是將乙酸銫結晶體分散于二甲基亞砜之中，乙酸銫結晶體與二甲基亞砜的摩爾體積比為0.8m mol：0.5ml；所述的溴化鉛前驅液是將溴化鉛粉末分散于二甲基亞砜之中，溴化鉛粉末與二甲基亞砜的摩爾體積比為(0.8～1.6)m mol：0.5ml；所述乙酸銫結晶體和溴化鉛粉末的摩爾比為0.8m mol：(0.8～1.6)m mol。

所述磁力攪拌的速率為1000～1500rpm，所述超聲處理的時間為10～30min。

所述油酸的滴入量與混合液的體積比為0.5：1。