[發明專利]具有鈣鈦礦微納結構的材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202111161643.0
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113801652A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 方鉉;李波波;袁牧峰;梁永波
• 申請（專利權）人: 香港中文大學（深圳）
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/66;B82Y20/00;B82Y30/00;B82Y40/00;C23C16/34;C23C16/40;C23C16/455
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 王闖

本申請提供一種具有鈣鈦礦微納結構的材料及其制備方法和應用。具有鈣鈦礦微納結構的材料，包括納米晶體和包覆所述納米晶體的包覆層。具有鈣鈦礦微納結構的材料的制備方法：將包括CH₃NH₃X、PbX₂、混合溶劑在內的原料混合，然后加入不良溶劑；反應后固液分離得到溶液；將所述溶液、Pb(SCN)₂和CH₃NH₃SCN混合，然后干燥得到所述納米晶體；使用原子沉積法在所述納米晶體表面包覆所述金屬化合物，得到所述具有鈣鈦礦微納結構的材料。具有鈣鈦礦微納結構的材料的應用，用于半導體光電子器件、信息存儲設備和探測設備。本申請提供的具有鈣鈦礦微納結構的材料，穩定性高。

技術領域

本申請涉及材料領域，尤其涉及一種具有鈣鈦礦微納結構的材料及其制備方法和應用。

背景技術

有機-無機雜化鈣鈦礦材料(ABX3，A為銨陽離子，B為二價金屬陽離子，X為鹵素陰離子)，憑借其優異的光電子特性，在半導體光電子、信息存儲和探測等領域展現出巨大的應用潛力。繼2014年刑貴川等人首次觀測到鈣鈦礦薄膜的放大自發輻射行為以來，鈣鈦礦被認為是繼III-V和II-VI族后另一備受關注的增益材料體系。現階段圍繞模式控制、光譜擴展以及調控激光輸出特性等三方面開展了系統性研究工作并取得了重要研究成果。然而鈣鈦礦的穩定性是制約鈣鈦礦激光器、乃至鈣鈦礦光電子器件實際應用的瓶頸問題。其根本原因在于與鈣鈦礦內部有機組分相關的缺陷產生與傳播問題，最終通過內部和外部因素影響材料穩定性。

針對上述問題，現階段的研究思路是分別通過提高鈣鈦礦晶體質量及內部組分鍵合能力，或避免與外部環境接觸的角度提高材料穩定性，如銨陽離子、鹵素、金屬離子的插入或替換，或在晶體生長過程中進行反溶劑處理等，以此降低鈣鈦礦內部缺陷，但此法只可在一定程度上緩解材料的降解反應，其在外部環境下依然會存在長期相穩定性問題；在材料表面引入有機材料進行“封裝”，盡管可以起到阻隔水分子的作用，但有機材料與鈣鈦礦層之間結合性差、二次成鍵能力弱，熱穩定性問題依然存在；引入無機材料進行表面鈍化，如無機材料/鈣鈦礦殼核結構，盡管二者之間成鍵作用較強，對鈣鈦礦穩定性可起到積極作用，但無機殼材料生長過程中所使用的有機溶劑會對鈣鈦礦晶體造成破壞，增加工藝控制難度。

發明內容

本申請的目的在于提供一種具有鈣鈦礦微納結構的材料及其制備方法和應用，以解決上述問題。

為實現以上目的，本申請采用以下技術方案：

一種具有鈣鈦礦微納結構的材料，包括納米晶體和包覆所述納米晶體的包覆層；

所述納米晶體的分子式為CH₃NH₃PbX₃，其中，X選自Cl、Br或I；所述包覆層包括金屬化合物。

優選地，所述金屬化合物包括Al₂O₃、MgO、ZnO和AlN中的一種或多種。

優選地，所述包覆層的厚度為50-1000nm。

本申請還提供一種所述的具有鈣鈦礦微納結構的材料的制備方法，包括：

將包括CH₃NH₃X、PbX₂、混合溶劑在內的原料混合，然后加入不良溶劑；反應后固液分離得到溶液；將所述溶液、Pb(SCN)₂和CH₃NH₃SCN混合，然后干燥得到所述納米晶體；

使用原子沉積法在所述納米晶體表面包覆所述金屬化合物，得到所述具有鈣鈦礦微納結構的材料。

優選地，所述CH₃NH₃X和PbX₂的摩爾比為1：(1-1.4)；