[發明專利]一種銫錫碘薄膜、其制備方法及應用

有效

• 申請號: 202010884356.1
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112054126B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 黃軍意;譚付瑞;梅延濤;高躍岳;董琛;劉榮;岳根田;張偉風
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/42;H01L51/44;H01L51/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 張麗

本發明公開一種銫錫碘薄膜、其制備方法及應用，所述Cs₂SnI₆薄膜的制備方法，包括以下步驟：（1）將碘化銫與碘化錫加入DMSO或DMSO和DMF的混合溶劑中，在20~70℃攪拌溶解，配成Cs₂SnI₆前驅體溶液；（2）以步驟（1）中配制得到的前驅體溶液在N₂氛圍下靜置陳化3天~10天后，旋涂沉積在襯底上得到前驅體薄膜；（3）將步驟（2）中得到的前驅體薄膜放置在溫度為30?70℃的熱臺上靜置1.0min~40min；然后再放在旋涂機上，滴40μL?100μL補充溶液，該溶液滴上之后旋涂干；（4）對步驟（3）中得到的薄膜退火處理，得到Cs₂SnI₆薄膜。

技術領域

本發明屬于鈣鈦礦光電探測器領域，具體涉及一種銫錫碘薄膜、其制備方法及應用。

背景技術

有機-無機雜化鹵化鉛鈣鈦礦（OIHPs）是近年來出現的一種新型光電材料，其中有機無機雜化型鈣鈦礦薄膜光電探測器( Photodetectors, PDs)，得益于較低的制備和材料成本、簡易的制備過程、易于柔性化集成等特點，發展迅速。當前研究較多的PDs主要采用毒性的鉛元素，容易對環境造成污染。非鉛鈣鈦礦薄膜光電探測器中常采用錫元素代替鉛，但目前性能較好的光電探測器的純錫鈣鈦礦中的錫為+2價，本身在空氣中極易被氧化成+4價的錫，易造成鈣鈦礦薄膜光電器件性能的嚴重降低。開發新型穩定的錫基鈣鈦礦薄膜及光電探測器具有重要的科學意義和應用價值。

相對于+2價的錫，+4價的錫在構成鈣鈦礦時會組成一種雙鈣鈦礦相，以銫錫碘（Cs₂SnI₆）的形式存在。體材料的帶隙報道值多在1.45-1.6eV之間，正是很有潛力的光電材料。然而，目前研究報道的Cs₂SnI₆在制備中主要采用真空蒸鍍法，即蒸鍍碘化銫和碘化錫至襯底上，然后再經過退火反應生成銫錫碘Cs₂SnI₆的鈣鈦礦相。真空蒸鍍的方法所用設備條件要求較高，能耗高，成本高，不利于大規模產業應用。還有部分報道采用溶液法首先合成銫錫碘Cs₂SnI₆的粉末，然后再溶解于一定溶劑中，經過旋涂制備薄膜。該工藝采用液相過程，降低了成本，但制備過程繁瑣，產率不高，產物溶解性較差。常規有機無機雜化鈣鈦礦薄膜在制備時，通常將其前驅體直接混合溶解，采用旋涂的方式先制備前驅體薄膜，然后在經過退火生成鈣鈦礦相，過程簡單易控，質量高，適合做高效的薄膜光電器件。然而Cs₂SnI₆薄膜采用類似的工藝卻鮮有報道。

發明內容

本發明針對現有的Cs₂SnI₆薄膜制備工藝的局限性，提供一種簡易的溶液法制備Cs₂SnI₆薄膜的方法，并將薄膜用作鈣鈦礦光電探測器的吸光敏層。以Cs₂SnI₆的前驅體混合溶液作為旋涂液制備前驅體薄膜后，經過一定的碘化錫補充，再退火生成的Cs₂SnI₆薄膜具有良好的結晶相和較高的相純度，薄膜致密光亮，適合做光電探測器或太陽能電池。

基于上述目的，本發明采取如下技術方案：

一種溶液法制備Cs₂SnI₆薄膜的方法，包括以下步驟：

（1）將碘化銫與碘化錫加入DMSO或DMSO和DMF的混合溶劑中，在20~70℃攪拌溶解，配成Cs₂SnI₆前驅體溶液；

（2）以步驟（1）中配制得到的前驅體溶液在N₂氛圍下靜置陳化3天~10天后，旋涂沉積在襯底上得到前驅體薄膜；陳化目的是增加溶液中DMSO與金屬陽離子Cs⁺和Sn⁴⁺的絡合能力，有利于提高薄膜質量。