[發明專利]一種厘米級長度鈣鈦礦單晶纖維及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110395718.5
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113215658B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 陳東丹;陳紫燁;虞華康;楊中民;張勤遠;徐濤
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C30B29/12
• 分類號: C30B29/12;C30B29/60;C30B7/14
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明屬于單晶生長領域，公開了一種厘米級長度鈣鈦礦單晶纖維及其制備方法和應用。制備方法包括：將鈣鈦礦前驅體溶液通過毛細管力吸入或者外力注入中空的纖維孔道中；在真空干燥箱中將纖維孔道干燥。本發明制備工藝簡單，依靠毛細管力吸入或外力注入液態鈣鈦礦前驅體增益介質，即可獲得無宏觀和顯微缺陷的高質量溴基鈣鈦礦單晶(即無色透明、完整性好、不易開裂的單晶體)，而且單晶與石英模板貼合緊密，石英模板隔絕外環境中的空氣和水分，提高晶體儲存性能。所得管內鈣鈦礦單晶晶體在激光激發下，發出強綠光，并表現出明顯的ASE特征，有實現激光出射潛能。

技術領域

本發明屬于單晶纖維生長領域，具體涉及一種厘米級長度鈣鈦礦單晶纖維及其制備方法和應用。

背景技術

金屬鹵化物鈣鈦礦作為光增益介質，由于其具有寬可調諧帶隙(1.43～2.3ev)、高吸收系數、高光致發光量子產率和高載流子遷移率，在光伏領域、光電探測、光泵浦激光、輻射探測等領域大放異彩。以光伏領域為例，金屬鹵化物鈣鈦礦(CH₃NH₃PbI₃)在2009年被作為太陽能電池的吸收劑首次應用于太陽能電池領域，使得該太陽能電池獲得了3.8％的光電轉化效率(Kojima A.,Teshima K.,Shirai Y.,et al.Organometal halide perovskitesas visible-light sensitizers for photovoltaic cells[J].J.Am.Chem.Soc.,2009,131(17):6050-6051.)，隨后十年里鈣鈦礦在太陽能電池器件方面的應用突飛猛進。2018年具有超大晶粒的多晶體CsPbI₃膜鈣鈦礦實現了15.71％的PCE(功率轉換效率),2019年，高晶β相CsPbI₃膜獲得了18.4％的PCE。迄今為止，多晶鈣鈦礦由于其內部存在的晶界、空隙與缺陷會帶來離子及載流子遷移率等的下降，與其相比，單晶鈣鈦礦具有更寬吸收光譜、高載流子遷移率、長載流子壽命以及更高穩定性。單晶更能反映出半導體的內在物理特性，通常比同一種化合物的納米或多晶形式表現出更好的電子特性。以MAPbI₃為例，單晶的載流子遷移率可達200cm² V^-1s^-1(薄膜的載流子遷移率為0.4～40cm² V^-1s^-1)，壽命可達500μs(薄膜和納米晶體的載流子遷移率為4.5～1000ns)。