[發(fā)明專利]一種摻雜鹵化金屬鹽的無鉛雙鈣鈦礦型單晶及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911167296.5
• 申請(qǐng)日: 2019-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN110863239B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李聞?wù)?/a>;尹航;范建東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號(hào): C30B7/08
• 分類號(hào): C30B7/08;C30B29/12
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 雷月華

本發(fā)明公開了一種摻雜鹵化金屬鹽的無鉛雙鈣鈦礦型單晶及其制備方法應(yīng)用。所述摻雜鹵化金屬鹽的無鉛雙鈣鈦礦單晶，結(jié)構(gòu)式為Cs₂B^ⅠB^Ⅲ_1?nB’^Ⅲ_nX₆，其中B^I為Ag或Na，B^III為Bi、Sb或In，B’^Ⅲ為Fe，X為Cl或Br，0＜n≤1。所述摻雜鹵化金屬鹽的無鉛雙鈣鈦礦型單晶是在Cs₂B^ⅠB^ⅢX₆鈣鈦礦生長(zhǎng)單晶的溶液中添加鹵化金屬鹽制備而成。該類鹵化金屬鹽摻雜材料可以調(diào)節(jié)Cs₂B^ⅠB^Ⅲ_1?nB’^Ⅲ_nX₆單晶吸收邊帶，同時(shí)，也能有效的改善單晶內(nèi)部的缺陷態(tài)密度，使單晶的性能有了顯著的提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈣鈦礦單晶摻雜領(lǐng)域，具體涉及一種摻雜鹵化金屬鹽的無鉛雙鈣鈦礦型單晶及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

具有鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)鹵化鉛半導(dǎo)體，其化學(xué)通式為APbX₃，其中A為甲胺(MA)，甲脒(FA)或Cs，X為Cl，Br或I，這類鈣鈦礦半導(dǎo)體材料因其具有優(yōu)異的光學(xué)和電子特性，包括高光吸收系數(shù)、直接帶隙、長(zhǎng)載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度、高載流子遷移率成為目前最受研究的光電子材料。其在光伏技術(shù)應(yīng)用中作為吸收層展現(xiàn)出前所未有的光電性能，目前認(rèn)證的光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)23.2％。盡管鉛(Pb)基鹵化鈣鈦礦具有這些優(yōu)異的性能，但基于鉛的鹵化鈣鈦礦光電探測(cè)器在商業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)上存在兩個(gè)主要問題，即鉛的高毒性和內(nèi)在的不穩(wěn)定性。如果鉛(Pb)可以被取代，并且它們的卓越性能可以保留下來，那可以解決鈣鈦礦中鉛帶來的問題。

鈣鈦礦在300-800nm的寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有大的光吸收系數(shù)，通過摻雜調(diào)整鈣鈦礦材料的光吸收波長(zhǎng)范圍，調(diào)整帶隙及缺陷態(tài)密度，這些特性強(qiáng)烈表明，通過對(duì)傳統(tǒng)雙鈣鈦礦單晶摻雜鹵化金屬鹽是提高雙鈣鈦礦單晶光電性能的一種有效途徑。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種摻雜鹵化金屬鹽的無鉛雙鈣鈦礦型單晶。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述一種摻雜鹵化金屬鹽的無鉛雙鈣鈦礦型單晶的制備方法。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述一種摻雜鹵化金屬鹽的無鉛雙鈣鈦礦型單晶在光電探測(cè)器領(lǐng)域中的應(yīng)用。

本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種摻雜鹵化金屬鹽的無鉛雙鈣鈦礦型單晶，結(jié)構(gòu)式為Cs₂B^ⅠB^Ⅲ_1-nB’^Ⅲ_nX₆，其中B^I為Ag或Na，B^III為Bi、Sb或In，B’^Ⅲ為Fe，X為Cl或Br，0＜n≤1。

優(yōu)選地，所述n為0.01～0.1，優(yōu)選為0.1～0.2。

上述一種摻雜鹵化金屬鹽的無鉛雙鈣鈦礦型單晶的制備方法，包括以下步驟：

(1)將溶質(zhì)CsX：B^ⅠX：B^ⅢX₃：B’^ⅢX₃以摩爾比為2：1：(1-n)：n溶解在氫鹵酸溶液中，形成鈣鈦礦前驅(qū)體溶液；