一种有机-无机杂化钙钛矿光电薄膜传感器的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种有机‑无机杂化钙钛矿光电薄膜传感器的制备方法，通过该方法能获得具有较大光电响应的钙钛矿光电薄膜传感器。该方法通过将金属卤化物和非金属卤化物在有机溶剂中混合，制得钙钛矿前驱体溶液，然后采用旋涂工艺在电极上制备钙钛矿薄膜，进而制得钙钛矿光电薄膜传感器。本发明专利技术首次在旋涂工艺中引入光照技术，并发现了光照条件能显著影响钙钛矿薄膜的形貌，从而提高了钙钛矿薄膜光电传感器的光响应特性。

【技术实现步骤摘要】
一种有机-无机杂化钙钛矿光电薄膜传感器的制备方法
本专利技术属于半导体光电子器件领域。更具体的，涉及一种有机-无机杂化钙钛矿薄膜光电传感器的制备方法。
技术介绍
近年来，有机-无机杂化卤化物钙钛矿材料由于其具有高吸收系数，可调节的直接带隙、低的激子结合能、长的电荷载流子扩散长度和寿命而受到全球科学家和企业界的关注和重视。其应用领域包括了太阳能电池、发光二极管、激光传感器、光电探测器等多领域。钙钛矿光电传感器是其应用领域中最有产业化前景的方向之一。专利CN106856222A介绍了一种基于钙钛矿材料的光电传感器，它虽然具有较高的响应灵敏度，但是制备工艺复杂，很难适合产业化；专利CN108365099A介绍了一种基于钙钛矿薄膜光电传感器的制备方法，它虽然光电响应范围广，但是薄膜制备工艺比较繁琐，传感器灵敏度存在一定缺陷。因此，提供一种钙钛矿光电传感器的简单有效的制备方法，无论是在科学研究上，还是在相关器件的大规模生产中，都有重要的意义。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种有机-无机杂化钙钛矿薄膜光电传感器的制备方法，该方法可以简便地制备出高光电响应的有机无机杂化钙钛矿光电传感器。一种有机-无机杂化钙钛矿薄膜光电传感器的制备方法。其特征在于，包括以下步骤：(1)将金属卤化物和非金属卤化物按照一定比例混合，并溶解在一定量的有机溶剂中，得到钙钛矿前驱体溶液；(2)将上述钙钛矿前驱体溶液在电极基底上通过旋涂工艺制备钙钛矿薄膜，并在旋涂过程中引入光照工艺。根据权利要求1所述的一种有机无-机杂化钙钛矿薄膜光电传感器的制备方法，其中的非金属卤代物可以为：溴甲胺、氯甲脒、碘甲脒、氯甲胺、氯化苄,碘化苄、碘甲胺、溴甲脒、氯化四甲胺、溴化苄、氯代2-异硫脲、溴化四甲胺、溴代2-异硫脲、碘化四甲胺、碘代2-异硫脲中的一种或多种的混合。根据权利要求1所述的一种有机无机-杂化钙钛矿光电薄膜传感器的制备方法，其中的金属卤代物，可以为：溴化亚锡、氯化铅、氯化亚锡、氯化锗、碘化亚锡、溴化铅、四氯化锡、溴化锗、碘化铅或碘化锗中的一种或多种的混合。根据权利要求1所述的一种有机无-机杂化钙钛矿薄膜光电传感器的制备方法，非金属卤化物与金属卤化物以1:0.5～5的摩尔比进行混合，。溶剂可以为1,4-丁内酯，二甲基亚砜，N-N二甲基甲酰胺，N-甲基吡咯烷酮，二氯甲烷，N-甲基-2-吡咯烷酮，N甲基甲酰胺，氯苯，N甲基已酰胺，N-N二甲基已酰胺，二氯乙烷,乙腈中的一种或多种的混合。根据权利要求1所述的一种有机无-机杂化钙钛矿薄膜光电传感器的制备方法，所述前驱体溶液的浓度为0.01～5mol/L。根据权利要求1所述的一种有机无-机杂化钙钛矿薄膜光电传感器的制备方法，其中光照工艺中的光源可以为冷光源、白光光源、卤素光源、TL84光源、CWF光源、U30光源、D65光源、D50光源或激光中的一种或多种；光照的强度范围为：50lx-8000lx。根据权利要求1所述的一种有机无-机杂化钙钛矿薄膜光电传感器的制备方法，电极基底材料可以为：氧化铟锡(ITO)、氟化的氧化锡(FTO)、金，银，铂、碳、钨、锌、镍、钼等；电极基底的样式可以为叉指电极，也可以为单一对电极。本专利技术的方法与现有的技术相比创新点在于：（1）本专利技术首次将光照技术引入钙钛矿薄膜生长过程中，并通过调节光源种类、强度和光照时间控制钙钛矿薄膜的质量，从而调控其光电传感器的性能；（2）本专利技术采用的光诱导生长工艺制备高质量钙钛矿薄膜，工艺简单，成本低，尤其适合钙钛矿薄膜的大面积制备和产业化。（3）本专利技术通过光诱导工艺制备的有机-无机杂化钙钛矿薄膜光电传感器的光电响应优于传统的光电传感器，具有更高的开关比。图1是对照实例和实施实例1中所制备的钙钛矿薄膜的扫描电镜图。图2是对照实例和实施实例1所制备的光电传感器的时间-电流曲线。图3是对照实例和实施实例1所制备的光电传感器的电流开关比。具体实施方法：为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例,对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施实例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施实例所使用药品均为分析纯，碘化甲基胺（CH3NH3I）购于澳大利亚Dysol公司；其余药品均购于美国Sigma-Aldrich公司。所有材料直接使用，无需进一步纯化。对照实例：将1.86g碘甲胺（CH3NH3I）和5.46g碘化铅（PbI2）溶于9.6ml的N-N二甲基甲酰胺（DMF）中，并在60℃下搅拌12h，得到钙钛矿前驱体溶液；过滤后进行旋涂操作：将钙钛矿前驱体溶液以5000rpm的速度在叉指电极（Au，1cm×1cm）上连续旋涂50s，使溶液铺满整个叉指电极，其中，在旋转至30s时，在样品表面滴加40μL乙醚。旋涂结束后取下样品即可。实施实例1：将1.86g碘甲胺（CH3NH3I）和5.46g碘化铅（PbI2）溶于9.6ml的N-N二甲基甲酰胺（DMF）中，并在60℃下搅拌12h，得到钙钛矿前驱体溶液；过滤后进行旋涂操作：将钙钛矿前驱体溶液以5000rpm的速度在叉指电极（Au，1cm×1cm）上连续旋涂50s，使溶液铺满整个叉指电极，并且在旋涂过程中，用600lx的卤素灯光源全程进行照射。其中，在旋转至30s时，在样品表面滴加40μL乙醚。旋涂结束后取下样品即可。通过上述步骤即可制备得到一种有机-无机杂化钙钛矿薄膜光电传感器，扫描电镜结果（图1）显示引入光照后晶粒尺寸增加。然后对其进行光电响应测试，使用吉时利2400源表，施加25V偏压，并在1个标准太阳光下进行测试，测试结果如图2所示，可以看出，引入光照后，其光电响应明显增加，稳定保持在20μA左右。实施实例2：将0.35g氯甲胺（CH3NH3Cl）和1.41g氯化铅（PbCl2）溶于5ml的二甲基亚砜（DMSO）中，在常温下密封搅拌12h,得到钙钛矿前驱体溶液；将钙钛矿前驱体溶液以6000rpm的速度在叉指电极（Ag，2cm×1cm）上连续旋涂55s，使溶液铺满整个叉指电极，并且在旋涂过程中，用1500lx的CWF光源全程进行照射。其中，在旋转至40s时，在样品表面滴加80μL甲苯。旋涂结束后取下样品即可。通过上述步骤即可制备得到一种有机-无机杂化钙钛矿薄膜光电传感器。经测试，通过上述方法制得的本实施例中的有机-无机杂化钙钛矿薄膜光电传感器，其光电响应电流值保持在30μA左右。实施实例3：将0.75g的溴甲胺（CH3NH3Br）和2.22g溴化铅（PbBr2）溶于6ml的N，N-二甲基甲酰胺（DMF）中，在常温下搅拌12h,得到钙钛矿前驱体溶液；过滤后在手套箱中进行旋涂操作：将钙钛矿前驱体溶液以8000rpm的速度在叉指电极（Pt，2cm×1.5cm）上连续旋涂60s，使溶液铺满整个叉指电极，并且在旋涂过程中，用2600lx的D50光源全程进行照射。其中，在旋转至45s时，在样品表面滴加100μL茴香醚。旋涂结束后取下样品即可。通过上述步骤即可制备得到一种有机-无机杂化钙钛矿薄膜光电传感器。经测试，通过上述方法制得的本实施例中的有机-无机杂化钙钛矿薄膜光电传感器，其光电响应电流值保持在25μA左右。实施实例4：将0.28g的溴甲胺（CH3NH3Br），0.17g的甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机‑无机杂化钙钛矿薄膜光电传感器的制备方法。

【技术特征摘要】
1.一种有机-无机杂化钙钛矿薄膜光电传感器的制备方法。2.其特征在于，包括以下步骤：(1)将金属卤化物和非金属卤化物按照一定比例混合，并溶解在一定量的有机溶剂中，得到钙钛矿前驱体溶液；(2)将上述钙钛矿前驱体溶液在电极基底上通过旋涂工艺制备钙钛矿薄膜，并在旋涂过程中引入光照工艺。3.根据权利要求1所述的一种有机无-机杂化钙钛矿薄膜光电传感器的制备方法，其中的非金属卤代物可以为：溴甲胺、氯甲脒、碘甲脒、氯甲胺、氯化苄,碘化苄、碘甲胺、溴甲脒、氯化四甲胺、溴化苄、氯代2-异硫脲、溴化四甲胺、溴代2-异硫脲、碘化四甲胺、碘代2-异硫脲中的一种或多种的混合。4.根据权利要求1所述的一种有机无机-杂化钙钛矿光电薄膜传感器的制备方法，其中的金属卤代物，可以为：溴化亚锡、氯化铅、氯化亚锡、氯化锗、碘化亚锡、溴化铅、四氯化锡、溴化锗、碘化铅或碘化锗中的一种或多种的混合。5.根据权利要求1所述的一种有机无-机杂化钙钛矿薄膜光电传感器的制备方法，非金属卤化...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世伟，毕欢，高立峰，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22