Sn掺杂CsPbI3纳米带在光电探测中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种全无机钙钛矿光电材料的应用。Sn掺杂CsPbI3纳米带为CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带，其应用方法：将表面覆盖SiO2的Si基底分别在丙酮、乙醇和蒸馏水中超声处理，然后在紫外臭氧清洗剂中处理；将CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带分散在己烷中形成透明溶液，并滴在已处理的Si基底上；采用光刻、热蒸镀和剥离，在纳米带上依次沉积Au叉指电极，组装成纳米带光电探测器；将光电探测器作为工作器件，将其置于四探针测试平台上，利用半导体测试系统测试其光探性能。CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带可有效地应用在光电探测中，具有高性能和稳定性。

Application of Sn doped CsPbI3 nanobelts in photoelectric detection

The invention relates to the application of an all inorganic perovskite photoelectric material. Sn-doped CsPbI3 nanoribbons are CsPb0.922Sn0.078I3 perovskite nanoribbons. Their applications are as follows: SiO2-coated Si substrates are ultrasonic treated in acetone, ethanol and distilled water respectively, and then treated in ultraviolet ozone cleaner; CsPb0.922Sn0.078I3 perovskite nanoribbons are dispersed in hexane to form transparent solutions, and dripped in hexane. The Au interdigital electrode was deposited on the nanoribbon by photolithography, hot-dipping and peeling, and then assembled into a nanoribbon photodetector. The photodetector was placed on a four-probe test platform and its photodetection performance was tested by a semiconductor test system. CsPb0.922Sn0.078I3 perovskite nanoribbons can be effectively used in photoelectric detection with high performance and stability.

【技术实现步骤摘要】
Sn掺杂CsPbI3纳米带在光电探测中的应用
本专利技术涉及一种全无机钙钛矿光电材料的应用，特别是Sn掺杂CsPbI3纳米带在高探测率光电探测中的应用。
技术介绍
与有机卤化物钙钛矿相比，全无机CsPbX3(X＝Br,Cl,I)钙钛矿更稳定，由于其优异的电荷输运性质和广泛的化学可调性引起了极大的兴趣被认为是后起之秀。这类材料在高性能器件(光伏电池、LED、光电探测器、激光等)中引发了广泛而令人兴奋的应用。其中，光电探测器被认为是一个具有代表性的器件，是目前研究的热点之一。尽管全无机卤化物钙钛矿取得了很大进展，但仍有一些关键问题需要解决。如，它们的长期稳定性，另一个是它们含有重金属Pb的毒性。为了克服这些缺点，有效的策略之一是使用其他无毒元素来代替Pb。研究表明，通过掺杂Sn可以有效的缩小CsPbX3的禁带宽度，拓宽其光响应范围，同时部分降低CsPbI3钙钛矿的毒性。目前制备掺杂CsPbX3的方法主要有热注入法、超声波处理、阴离子交换法、室温再结晶、微波法、溶剂热法等。因此，如能制备Sn掺杂CsPbI3纳米带有望部分降低CsPbI3钙钛矿的毒性及有力推动其在光电子器件领域的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种可有效应用在光电探测中的高结晶度Sn掺杂CsPbI3纳米带，且其具有高的稳定型和低毒性。本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：Sn掺杂CsPbI3纳米带在光电探测中的应用，所述的Sn掺杂CsPbI3纳米带为CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带。CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带，所述纳米带尺寸可调。CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带的平均长度为1-20μm。Sn掺杂CsPbI3纳米带在光电探测中应用的方法包括如下步骤：将表面覆盖SiO2的Si基底分别在丙酮、乙醇和蒸馏水中超声处理，然后在紫外臭氧清洗剂中处理；将CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带分散在己烷中形成透明溶液，并将透明溶液滴在已处理的Si基底上，在红外灯下干燥；采用光刻、热蒸镀和剥离工艺，在纳米带上依次沉积Au叉指电极，组装成CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带光电探测器；将组装的CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带光电探测器作为工作器件，将其置于四探针测试平台上，以可调光强的405nm激光器及500W氙灯为光源，利用半导体测试系统测试其光探性能。在上述应用中，作为优选，Si基底表面覆盖SiO2的厚度为250-350nm。在上述应用中，作为优选，表面覆盖SiO2的Si基底在丙酮、乙醇和蒸馏水中超声处理的时间均为8-15min。在上述应用中，作为优选，表面覆盖SiO2的Si基底在紫外臭氧清洗剂中处理的时间为2-4min。在上述应用中，所述的CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带通过如下方法制得：1)原料的配置：将Cs2CO3、PbI2、SnI2、油酸(OA)、油胺(OAm)及十八烯(ODE)置于聚四氟乙烯内衬或石英玻璃内衬中；2)原材料的预溶解：将内衬置于不锈钢高压釜中进行预溶解；3)溶剂热合成：将高压釜温度升至120-220℃，磁力搅拌下保温20min-150min，然后从加热圈中取出高压釜，置于搅拌器上，搅拌下空冷至室温，获得CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带原液；4)清洗：将CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带原液进行离心清洗，并分散在己烷或甲苯中即合成CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带。本专利技术CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带的制备中ODE为溶剂，OA及OAm为配体，Cs2CO3,PbI2及SnI2提供CsPb0.922Sn0.078I3生长所需Cs、Pb、Sn和I源，原材料的配置是在手套箱中完成的。本专利技术的方法中将原材料先进行预溶解，使原材料充分溶解于溶剂中，有助于合成的纳米带尺寸更加均匀，预溶解后进行溶剂热合成同时进行磁力搅拌使得整个反应体系各个角落温度均匀。进一步优选，CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带的制备中，步骤2)中的预溶解为从室温升温至30-50℃，磁力搅拌速度500-600r/min，搅拌0.2-2h。将内衬置于不锈钢高压釜中之后，使得原材料与空气隔离。升温至30-50℃并以500-600r/min的速度磁力搅拌0.2-2h的目的是使得原材料能够充分溶解于溶剂中。进一步优选，CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带的制备中，步骤3)中，高压釜升温至190-220℃，保温时间为40min-120min。在本专利技术高压釜内在一定范围内温度越高、保温时间越长纳米带的长度越长，低于190℃或/和保温时间低于40min会减小纳米带平均长度。进一步优选，CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带的制备中步骤3)中，磁力搅拌保温和空冷时的搅拌速度均为420-480r/min。即120-220℃下保温时的搅拌塑料和高压釜置于搅拌器上的搅拌速度都在420-480r/min之间。进一步优选，CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带的制备中步骤4)中，使用己烷和丙酮进行离心清洗，己烷和丙酮的体积比为(50-80):1。为减少极性溶剂对CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带的破坏，丙酮需要逐滴滴加，避免过量。进一步优选，在本专利技术CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带的制备中所使用的高压釜为加热圈和搅拌器一体式，而现有技术中用于制备纳米材料的高压釜基本为一般的高压釜，即加热炉为一个滚动烤箱，如
技术介绍
中提及的文章中所使用的高压釜即为一般高压釜。在上述应用中，作为优选，将2-4μLCsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带溶液透明溶液滴在已处理的Si基底上。进一步优选，将3μLCsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带透明溶液滴在基底上，在基底上散落有单根纳米带。经过光刻，热蒸镀和剥离工艺，使得Au叉指与CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带形成牢固的接触。在上述应用中，作为优选，光探性能测试时在显微镜帮助下，使探测器工作部位位于光源光斑中心。光探性能测试时所使用光源的光强时用一个光强计进行测试。与现有的合成方法相比，本专利技术具有如下优点：1、本专利技术CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带可有效地应用在光电探测中，具有高性能和稳定性。2、本专利技术通过调控反应温度和时间，有效实现CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带尺寸的精细调控。3、本专利技术实现了溶剂热法快速可控合成CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带，溶剂热法设备简单、对纳米材料组成及形貌的精确控制、高均匀性、高结晶度、重复性强、成本低等。附图说明图1为本专利技术实施例1所制得的1维CsPb0.922Sn0.078I3纳米带的扫描电镜(SEM)图；图2为本专利技术实施例1所制得的1维CsPb0.922Sn0.078I3纳米带的透射电镜(TEM)图；图3为本专利技术实施例1所制得的1维CsPb0.922Sn0.078I3纳米带的高分辨透射电镜图(HRTEM)图；图4为本专利技术实施例1所制得的1维CsPb0.922Sn0.078I本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.Sn掺杂CsPbI3纳米带在光电探测中的应用，其特征在于，所述的Sn掺杂CsPbI3纳米带为CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带。

【技术特征摘要】
1.Sn掺杂CsPbI3纳米带在光电探测中的应用，其特征在于，所述的Sn掺杂CsPbI3纳米带为CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带。2.根据权利要求1所述的Sn掺杂CsPbI3纳米带在光电探测中的应用，其特征在于，应用的方法包括如下步骤：将表面覆盖SiO2的Si基底分别在丙酮、乙醇和蒸馏水中超声处理，然后在紫外臭氧清洗剂中处理；将CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带分散在己烷中形成透明溶液，并将透明溶液滴在已处理的Si基底上，在红外灯下干燥；采用光刻、热蒸镀和剥离工艺，在纳米带上依次沉积Au叉指电极，组装成CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带光电探测器；将组装的CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带光电探测器作为工作器件，将其置于四探针测试平台上，以405nm激光器及500-W氙灯为光源，利用半导体测试系统测试其光探性能。3.根据权利要求1或2所述的Sn掺杂CsPbI3纳米带在光电探测中的应用，其特征在于，所述的CsPb0.922Sn0.078I3钙钛矿纳米带通过如下方法制得：1)原料的配置：将Cs2CO3、PbI2、SnI2、油酸、油胺及十八烯置于聚四氟乙烯内衬或石英...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨为佑，杜振涛，杨祚宝，
申请(专利权)人：宁波工程学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33