[發明專利]一種磁控濺射制備大面積CsPbBr3

在審

• 申請號: 202010461662.4
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111647848A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 陳延學;顏世申;魏琳;邢若飛;田玉峰;柏利慧;劉國磊
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/35;C30B7/02;C30B29/12;H01L31/0264;H01L31/032;H01L33/26
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發明涉及一種磁控濺射制備大面積CsPbBr₃光電薄膜的方法和應用。所述方法為：分別以CsBr和PbBr₂為原料，利用溶液蒸發法制備得到CsPbBr₃單晶粉末，將CsPbBr₃單晶粉末壓制成靶材，將CsPbBr₃靶材和襯底放入磁控濺射生長室中，真空條件下進行磁控濺射，退火后得到CsPbBr₃薄膜。溶液蒸發法的過程為：將CsBr和PbBr₂溶于DMSO溶液中得到混合液，取混合液的上層清液進行蒸發，蒸發后得到CsPbBr₃單晶粉末。得到的CsPbBr₃單晶粉末為橘紅色。實現均勻大面積光電薄膜的制備，易于精確控制薄膜厚度并節省原料。

技術領域

本發明屬于鈣鈦礦薄膜技術領域，具體涉及一種磁控濺射制備大面積CsPbBr₃光電薄膜的方法和應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

無機鈣鈦礦結構(ABX₃)的吸光材料具有優異的光學性能，是光電領域的研究熱點。在ABX₃結構中，A代表金屬離子Cs⁺，B代表金屬離子Pb²⁺，X代表鹵族離子Cl^-,Br^-,I^-。目前，無機鈣鈦礦CsPbBr₃薄膜被廣泛應用于光電探測，太陽能電池和光電二極管(LED)等。常用的制備方法如旋涂法，化學氣相沉積，原子層沉積等方法存在著一定局限性，如薄膜厚度難以精確控制，原料浪費，薄膜尺寸較小等，最重要的是無法制備大面積高質量的薄膜，難以適應工業化生產和實際應用。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種磁控濺射制備大面積CsPbBr₃光電薄膜的方法和應用。

為了解決以上技術問題，本發明的技術方案為：

第一方面，一種磁控濺射制備大面積CsPbBr₃光電薄膜的方法，所述方法為：以CsBr和PbBr₂為原料，利用溶液蒸發法制備得到CsPbBr₃單晶粉末，將CsPbBr₃單晶粉末壓制成靶材，將CsPbBr₃靶材和襯底放入磁控濺射生長室中，真空條件下進行磁控濺射，退火后得到CsPbBr₃薄膜。

本發明的CsPbBr₃薄膜制備方法，實現均勻大面積光電薄膜的制備，易于精確控制薄膜厚度并節省原料，制備過程中無污染物的產生，有利于無機鈣鈦礦光電薄膜的工業化應用。與傳統旋涂法和熱蒸發法相比，本發明制備得到的CsPbBr₃光電薄膜面積更大，薄膜更均勻。利用本發明溶液蒸發法制備的CsPbBr₃單晶粉末具有粉末粒度細，粒度均勻，本發明選擇上清液進行制備，現有技術中的方法在制備過程中除去了上清液。然后再結合磁控濺射法得到具有高質量、大面積、均勻的CsPbBr₃薄膜。

第二方面，上述方法制備得到的CsPbBr₃薄膜。

第三方面，上述CsPbBr₃薄膜在光電探測，太陽能電池和光電二極管(LED)等領域中的應用。

第四方面，一種光電探測器，包括上述的CsPbBr₃薄膜。得到了較好的光電響應性能。

第五方面，一種太陽能電池，包括上述的CsPbBr₃薄膜。

本發明的有益效果：