两步沉积法制造技术

本发明专利技术提供了一种生产晶体材料的层的方法，该晶体材料包括钙钛矿或六卤代金属酸盐，该方法包括：(i)使基板于第一腔室中暴露在含第一前体化合物的蒸气中以在基板上产生第一前体化合物的层；以及(ii)使第一前体化合物的层于第二腔室中暴露在含第二前体化合物的蒸气中以产生晶体材料的层，其中第二腔室中的压力高于高真空。本发明专利技术还提供了一种生产晶体材料的层的方法，该晶体材料包括钙钛矿或六卤代金属酸盐，该方法包括：使基板上的第一前体化合物的层于腔室中暴露在含第二前体化合物的蒸气中以产生晶体材料的层，其中腔室中的压力高于高真空且小于大气压力。本发明专利技术还提供了一种生产包括晶体材料的层的半导体器件的方法，该方法包括通过本发明专利技术的方法生产晶体材料的层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】两步沉积法
本专利技术涉及产生晶体材料的层的方法。还描述了生产包括晶体材料的层的半导体器件的方法。本专利技术的工作获得了欧洲共同体第七框架计划(FP7/2007-2013)根据赠款协议第279881号提供的资助。
技术介绍
近来，有机-无机杂化钙钛矿材料用于光伏电池已经成为极其令人感兴趣的课题，其中，基于这些材料的器件现在能够达到15％以上的能量转换效率。目前对其他光敏性晶体材料也有很大兴趣。用这种材料实现最高效率的关键在于优化钙钛矿或晶体材料膜的质量。通常，通过旋涂含必要组分(用于形成钙钛矿、金属卤化物和有机组分)的前体来沉积钙钛矿和其他晶体膜。而旋涂本质上是极易于导致非均匀膜或具有针孔的膜的方法。旋涂非常容易受到以下因素的影响：基板上的微量灰尘、溶液中的沉淀物、局部的大气成分和温度，以及沉积时的人为误差。这些因素组合在一起，使得旋涂本质上难以重复用于生产有机金属钙钛矿和其他晶体材料。此外，旋涂还是不易于大规模化的方法。Liu,Snaith等人(Liu,M.；Johnston,M.B.；Snaith,H.J.EfficientPlanarHeterojunctionPerovski本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产晶体材料的层的方法，所述晶体材料包括钙钛矿或六卤代金属酸盐，所述方法包括：(i)使基板于第一腔室中暴露在含第一前体化合物的蒸气中，以在所述基板上产生所述第一前体化合物的层；以及(ii)使所述第一前体化合物的层于第二腔室中暴露在含第二前体化合物的蒸气中，以产生所述晶体材料的层，其中，所述第二腔室中的压力大于或等于1毫巴。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.09 GB 1412201.41.一种用于生产晶体材料的层的方法，所述晶体材料包括钙钛矿或六卤代金属酸盐，所述方法包括：(i)使基板于第一腔室中暴露在含第一前体化合物的蒸气中，以在所述基板上产生所述第一前体化合物的层；以及(ii)使所述第一前体化合物的层于第二腔室中暴露在含第二前体化合物的蒸气中，以产生所述晶体材料的层，其中，所述第二腔室中的压力大于或等于1毫巴。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(i)中，使所述基板暴露在含所述第一前体化合物的定向蒸气中。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(ii)中，使所述第一前体化合物的层暴露在含所述第二前体化合物的非定向蒸气中。4.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述晶体材料基本由钙钛矿组成或基本由六卤代金属酸盐组成。5.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述晶体材料包括式(II)的钙钛矿：[A][B][X]3(II)其中：[A]是至少一种单价阳离子；[B]是至少一种金属阳离子，其中[B]包括Ca2+、Sr2+、Cd2+、Cu2+、Ni2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Pd2+、Ge2+、Sn2+、Pb2+、Yb2+和Eu2+中的至少一种；并且[X]是至少一种卤素阴离子。6.根据权利要求5所述的方法，其中，[A]包括至少一种有机阳离子，优选包括选自(CH3NH3)+、(CH3CH2NH3)+、(CH3CH2CH2NH3)+、(N(CH3)4)+、(H2N–C(H)＝NH2)+和(H2N–C(CH3)＝NH2)+中的一种或多种有机阳离子，且更优选包括选自(CH3NH3)+和(H2N–C(H)＝NH2)+中的一种有机阳离子。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，[A]包括至少一种无机阳离子，优选包括选自Cs+、Rb+、Cu+、Pd+、Pt+、Ag+、Au+、Rh+和Ru+中的一种或多种无机阳离子，且优选选自Cs+和Rb+，并且更优选地，[A]为Cs+。8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中，[A]包括选自(CH3NH3)+、(H2N–C(H)＝NH2)+和Cs+中的一种或多种阳离子。9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述晶体材料包括式(III)的六卤代金属酸盐：[A]2[B][X]6(III)其中：[A]是至少一种单价阳离子；[M]是至少一种金属四价阳离子或类金属四价阳离子；并且[X]是至少一种卤素阴离子。10.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述第一腔室中的压力小于或等于10-3毫巴，优选小于或等于10-4毫巴，且更优选小于或等于10-5毫巴。11.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述第一腔室和所述第二腔室是同一腔室或不同的腔室，优选是不同的腔室。12.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述第一前体化合物的蒸气的平均自由程大于或等于10mm，或者所述第二前体化合物的蒸气的平均自由程小于或等于0.1mm。13.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述第二腔室的温度大于或等于100℃。14.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，(i)所述第一前体化合物包括：金属阳离子，以及一种或多种第一阴离子；并且(ii)所述第二前体化合物包括：单价阳离子，以及一种或多种第二阴离子。15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述金属阳离子是Ca2+、Sr2+、Cd2+、Cu2+、Ni2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Pd2+、Ge2+、Sn2+、Pb2+、Yb2+、Eu2+、Pd4+、W4+、Re4+、Os4+、Ir4+、Pt4+、Sn4+、Pb4+、Ge4+或Te4+；所述一种或多种第一阴离子选自卤素阴离子；所述单价阳离子是有机铵阳离子、有机甲脒阳离子或铯阳离子；并且所述一种或多种第二阴离子是卤素阴离子。16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述金属阳离子是Cu2+、Ge2+、Sn2+、Pb2+；所述一种或多种第一阴离子选自F–、Cl–、Br–...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨利·J·施耐德，加尔斯·E·埃普龙，詹姆斯·M·鲍尔，
申请(专利权)人：牛津大学科技创新有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB