[發明專利]一種基于三元溶劑制備Dion-Jacobson型準二維鈣鈦礦薄膜的方法

在審

• 申請號: 202111065600.2
• 申請日: 2021-09-10
• 公開（公告）號: CN113937219A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 郭飛;陳乙郡;麥耀華
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/48;H01L51/46
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 雷月華

1.一種基于三元溶劑制備Dion-Jacobson型準二維鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將基礎溶劑加入到鈣鈦礦前驅體材料和添加劑中，再加入第三種溶劑得到Dion-Jacobson型準二維鈣鈦礦前驅體溶液；所述基礎溶劑為N，N-二甲基酰胺和二甲基亞砜，第三種溶劑為具有高沸點、低飽和蒸氣壓的溶劑；所述N，N-二甲基酰胺，二甲基亞砜和第三種具有高沸點、低飽和蒸氣壓的溶劑體積比為10∶1∶0.1-1；

(2)使用液相沉積法將步驟(1)所述Dion-Jacobson型準二維鈣鈦礦前驅體溶液涂布在基底上，得到前驅體濕膜；

(3)使用溶劑淬滅工藝對步驟(2)所得前驅體濕膜進行處理，得到預結晶的鈣鈦礦薄膜；

(4)將步驟(3)所得預結晶的鈣鈦礦薄膜進行退火處理，得到充分結晶的鈣鈦礦薄膜，即Dion-Jacobson型準二維鈣鈦礦薄膜。

2.根據權利要求1所述基于三元溶劑制備Dion-Jacobson型準二維鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于：步驟(1)所述N，N-二甲基酰胺，二甲基亞砜和第三種具有高沸點、低飽和蒸氣壓的溶劑體積比為10∶1∶0.5。

3.根據權利要求1所述基于三元溶劑制備Dion-Jacobson型準二維鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于：步驟(1)所述第三種具有高沸點、低飽和蒸氣壓的溶劑為N-甲基吡咯烷酮、γ-丁內酯、二甲砜和甲酰胺中的至少一種。

4.根據權利要求1所述基于三元溶劑制備Dion-Jacobson型準二維鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于：步驟(1)所述第三種溶劑為N-甲基吡咯烷酮，N，N-二甲基酰胺、二甲基亞砜和N-甲基吡咯烷酮體積比為10∶1∶0.5。

5.根據權利要求1所述基于三元溶劑制備Dion-Jacobson型準二維鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于：步驟(1)所述Dion-Jacobson型準二維鈣鈦礦前驅體溶液為A′M_n-1B_nX_3n+1晶體結構的鈣鈦礦材料，其中，A′為長鏈有機大陽離子，包括1，3-二氨基丙烷二氫碘酸鹽、1，4-二氨基丁烷二氫碘酸鹽、1，5-二氨基戊烷二氫碘酸鹽和1，4-苯二甲胺碘中的至少一種；M為大半徑陽離子，包括甲胺陽離子、甲脒陽離子和Cs⁺中的至少一種；B多為小半徑金屬陽離子，包括Pb、Sn、Ge和Cu中的至少一種；X為陰離子，包括Cl、Br和I中的至少一種；n值為長鏈有機大陽離子間的無機層層數，n的取值范圍為1～∞；

所述鈣鈦礦前驅體溶液中前驅體濃度為0.8mol/L～1.1mol/L。

6.根據權利要求5所述基于三元溶劑制備Dion-Jacobson型準二維鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于：所述A′M_n-1B_nX_3n+1晶體結構的A′為1，4-二氨基丁烷二氫碘酸鹽，M為甲胺陽離子，B為Pb，X為I，此時準二維鈣鈦礦為(BDA)MA₃Pb₄I₁₃、(BDA)(MA)₄Pb₅I₁₆中的至少一種。

7.根據權利要求1所述基于三元溶劑制備Dion-Jacobson型準二維鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于：步驟(1)所述添加劑為甲胺鹽酸鹽、甲脒鹽酸鹽、硫氰酸甲銨、硫氰酸甲脒、硫氰酸鉛、硫氰酸銨、氯化銨、尿素和硫脲中的至少一種；

所述添加劑濃度為0.05mol/L～0.3mol/L。

8.根據權利要求1所述基于三元溶劑制備Dion-Jacobson型準二維鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于：步驟(2)所述液相沉積法為旋涂、刮涂、噴涂和狹縫擠出涂布中的至少一種；液相沉積法在溫度為15～30℃下進行。