[發明專利]CsPbBr3

在審

• 申請號: 201911073995.3
• 申請日: 2019-11-06
• 公開（公告）號: CN111106244A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 曹小兵;張國帥;賈怡;蔡一帆;蔣龍
• 申請（專利權）人: 五邑大學;中國空間技術研究院
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 劉方

本發明公開了一種CsPbBr₃薄膜及其制備方法和器件，該制備方法包括以下步驟：取PbBr₂溶解于混合溶劑中形成PbBr₂溶液，混合溶劑為聚乙二醇和γ?丁內酯，涂覆PbBr₂溶液進行成膜；在PbBr₂溶液進行成膜的過程中加入揮發性反溶劑，形成PbBr₂·PEG薄膜后進行第一退火處理，揮發性反溶劑與聚乙二醇互溶；在PbBr₂·PEG薄膜上涂覆CsBr溶液，進行處理以使得CsBr與PbBr₂反應生成CsPbBr₃。采用無毒的PEG和GBL作為混合溶劑溶解PbBr₂，克服了現有技術依賴有毒溶劑溶解PbBr₂的缺點，利用本發明的方法能夠制備出高質量的CsPbBr₃薄膜，在基于CsPbBr₃薄膜的器件中具有較好的應用前景。

技術領域

本發明涉及鈣鈦礦材料技術領域，尤其是涉及一種CsPbBr₃薄膜及其制備方法和器件。

背景技術

近年來，鈣鈦礦材料因其合適的帶隙、高的光吸收系數、高的載流子遷移率、低的缺陷密度等優異的性質而備受矚目。CsPbBr₃薄膜因其在大氣環境中表現出優異的穩定性，在太陽能電池、發光二極管、光電探測器、阻變存儲器等領域具有重要的應用價值，獲得了廣泛研究。目前常常使用兩步法制備CsPbBr₃薄膜。第一步，制備PbBr₂薄膜，首先將PbBr₂粉末溶解在DMF中形成溶液，然后通過旋涂工藝成膜形成PbBr₂薄膜；第二步，將PbBr₂薄膜與CsBr的反應形成CsPbBr₃薄膜。現有制備CsPbBr₃薄膜的方法仍然依賴于有毒的機溶劑DMF去溶解PbBr₂，并且制備得到的CsPbBr₃薄膜的性能還有待改善。因此，尋找合適的無毒/低毒的綠色有機溶劑溶解PbBr₂同時制備出高質量的CsPbBr₃，對CsPbBr₃鈣鈦礦材料的廣泛應用和行業的發展是十分必要的。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種CsPbBr₃薄膜的制備方法，采用無毒的聚乙二醇(PEG)和γ-丁內酯(GBL)混合溶劑作為溶解PbBr₂的溶劑，克服了現有制備CsPbBr₃鈣鈦礦薄膜依賴有毒溶劑溶解PbBr₂的缺點，同時能夠形成高質量的CsPbBr₃薄膜，在器件如太陽能電池、光電探測器、發光二極管、阻變存儲器、隨機激光發射器中具有較好的應用前景。

本發明所采取的技術方案是：

本發明的第一方面，提供一種CsPbBr₃薄膜的制備方法，包括以下步驟：

取PbBr₂溶解于混合溶劑中形成PbBr₂溶液，所述混合溶劑為聚乙二醇和γ-丁內酯，涂覆所述PbBr₂溶液進行成膜；

在所述PbBr₂溶液進行成膜的過程中或者成膜后加入揮發性反溶劑，形成PbBr₂·PEG薄膜后進行第一退火處理，所述揮發性反溶劑與聚乙二醇互溶；

在所述PbBr₂·PEG薄膜上涂覆CsBr溶液，進行處理以使得CsBr與PbBr₂反應生成CsPbBr₃。

使用的混合溶劑中，GBL的加入能夠有效地調節混合溶劑的粘度，克服了由純PEG制備薄膜存在連續性差的缺陷。