添加来氟米特制备钙钛矿膜的方法及钙钛矿光电探测器技术

本申请公开了添加来氟米特制备钙钛矿膜的方法及钙钛矿光电探测器。本钙钛矿薄膜的制备方法中，通过引入来氟米特，来氟米特分子中的官能团C＝O，可实现对Pb

【技术实现步骤摘要】
添加来氟米特制备钙钛矿膜的方法及钙钛矿光电探测器


[0001]本申请涉及钙钛矿膜制备的
，尤其涉及添加来氟米特制备钙钛矿膜的方法及钙钛矿光电探测器。

技术介绍

[0002]有机
‑
无机杂化钙钛矿由于其优异的光电性能，如载流子迁移率高、载流子寿命长和吸收系数高等优点，已成为一种有前途的光电材料。然而，钙钛矿在暴露于环境(例如，光照、热和湿度)下容易分解，这需要在实现商业应用之前解决。
[0003]在钙钛矿的制备过程中，由于缺陷的形成能量低，由于形成能低和结晶过程的不可控，在钙钛矿的表面和体内容易产生缺陷。这些缺陷(包括间隙、空位和取代)不仅可以作为非辐射复合中心，而且容易受到氧和水分的影响，导致钙钛矿薄膜的稳定性和性能严重下降。因此，提高钙钛矿膜稳定性的关键是减少钙钛矿薄膜内部及其表面的缺陷。
[0004]目前，前驱体溶液添加剂作为一种方便、有效的方法，已广泛应用于钙钛矿薄膜的缺陷钝化。添加剂可以影响钙钛矿前驱体溶液中的化学环境，进而影响钙钛矿的结晶过程，从而改变钙钛矿薄膜质量。例如，青蒿素被用做添加剂掺入钙钛矿中，青蒿素中的羧基与MAPbI3表面暴露的未配位Pb
2+
之间的强相互作用降低了钙钛矿膜中的陷阱密度。同时，青蒿素分子的疏水性质提高了器件寿命。但是，目前大部分的研究主要集中在对未配位的离子进行钝化，例如，通过离子键或使用相反电荷的配位键来钝化未配的离子。但同时能减少深陷阱态Pb0的研究仍然很少。因此，尽管生物分子作为添加剂已经取得了一定的效果，但寻找新的多功能药物分子来实现高性能和稳定的钙钛矿仍然是迫切的。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请提供添加来氟米特制备钙钛矿膜的方法及钙钛矿光电探测器，能够为了调控钙钛矿结晶过程，钝化以及减少缺陷，制备性能稳定的钙钛矿薄膜。
[0006]第一方面，本申请提供一种添加药物分子来氟米特制备钙钛矿膜的方法，包括：
[0007]提供前驱体溶液，所述前驱体溶液包含铅基化合物、卤素化合物和来氟米特和溶剂，其中，铅基化合物为PbCl2、PbBr2、PbI2、Pb(SCN)2、Pb(CH3COO)2中的一种或多种，卤素化合物AX种基团A为CH3NH3、NH2‑
CH＝NH2、CH3CH2NH3、CH3(CH2)2NH3、CH3(CH2)3NH3、Cs、Li、Na中的一种或多种，基团X为F、Cl、Br、I中的一种或多种；
[0008]将前驱体溶液涂膜在导电玻璃基底上形成湿膜，并对所述湿膜实施加热退火，形成钙钛矿薄膜。
[0009]这里，已为公知的是，来氟米特的结构式为：
[0010][0011]合适但非限制性的具体实例，所述来氟米特的摩尔添加量为铅基化合物摩尔用量的0.1～3.2mol％。
[0012]合适但非限制性的具体实例，所述前驱体溶液的溶剂为N，N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)、碳酸二甲酯、γ
‑
丁内酯中的一种或多种。
[0013]合适但非限制性的具体实例，所述前驱体溶液的摩尔浓度为0.1～2mol/mL。
[0014]合适但非限制性的具体实例，所述铅基化合物、卤素化合物的摩尔用量比为1:1～3。
[0015]合适但非限制性的具体实例，所述加热退火的温度不高于100℃，退火时间为10～15min。
[0016]合适但非限制性的具体实例，所述涂膜在空气湿度小于50％的环境下进行。
[0017]第二方面，本申请提供一种钙钛矿光电探测器，包括依次叠设的导电玻璃基底、钙钛矿薄膜和金属电极，所述钙钛矿薄膜由权利要求1所述方法所得到。
[0018]合适但非限制性的具体实例，所述导电玻璃基底为ITO透明电极、FTO透明电极中的一种或多种。
[0019]合适但非限制性的具体实例，所述金属电极为合金和金属电极中的一种或多种。
[0020]与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
[0021](1)本申请中使用的添加剂来氟米特中的C＝O，可实现对Pb
2+
相关缺陷的钝化，从而减少载流子非辐射复合。
[0022](2)本申请中来氟米特的引入可以减少深能级缺陷Pb0。
[0023](3)通过本申请所制备的钙钛矿薄膜质量更好，结晶度更高。
[0024](4)本申请中使用的添加剂来氟米特上的三氟甲基基团具有疏水性，并和钙钛矿上的MA
+
基团之间可以形成牢固的氢键，减少空气中水分和氧气对钙钛矿的侵蚀。
[0025](5)来氟米特的引入可以调节钙钛矿膜的能级对准，有助于促进载流子的分离、提取和传输。
[0026](6)通过本申请所制备的钙钛矿薄膜，其改善的表面疏水性和减少的缺陷增强了钙钛矿膜的湿度和热稳定性。
[0027](7)本申请所制备的钙钛矿光电探测器，响应度高，光电探测效率高，器件性能稳定性好。
附图说明
[0028]下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
[0029]图1为本申请的钙钛矿薄膜制备方法的流程示意图；
[0030]图2为本实施例1制备的钙钛矿薄膜的SEM表征谱。
[0031]图3为本实施例1制备的钙钛矿薄膜的紫外吸收谱。
[0032]图4为本实施例1制备的两种钙钛矿薄膜的光电流图。
[0033]图5为本实施例2制得的三种钙钛矿薄膜的光致发光谱图。
[0034]图6所示，为本实施例3制备的钙钛矿薄膜的在温度150度、加热0～5h后碘化铅与钙钛矿(110)晶面的比例。
具体实施方式
[0035]下面将结合本申请实施例和附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0036]实施例1
[0037]本实施例提供添加来氟米特制备钙钛矿膜的方法，包括以下步骤：
[0038]步骤1、基底清洗
[0039]将尺寸为1.5
×
1.5cm的ITO玻璃分别用去离子水、丙酮、异丙醇和乙醇中各超声清洗15分钟，使用氮气枪对其干燥处理后再对其进行20分钟的紫外臭氧处理。
[0040]步骤2、钙钛矿前驱体溶液配制：
[0041]将纯PbI2与MAI(甲基胺)按摩尔比1:1溶解在二甲基甲酰胺(DMF)与二甲基亚砜(DMSO)的混合溶剂中(V1:V2＝9:1)。来氟米特添加量为碘化铅摩尔比0和0.4mol％，之后在60℃搅拌一夜，得到浓度为1.3M的钙钛矿前驱体溶液，搅拌完成后对溶液进行过滤。使用移液枪吸取50μl的钙钛矿前驱体溶液，均匀平铺在紫外臭氧处理过的ITO玻璃上，以30本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种添加来氟米特制备钙钛矿膜的方法，其特征在于，包括：提供前驱体溶液，所述前驱体溶液包含铅基化合物、卤素化合物和来氟米特和溶剂，其中，铅基化合物为PbCl2、PbBr2、PbI2、Pb(SCN)2、Pb(CH3COO)2中的一种或多种，卤素化合物AX种基团A为CH3NH3、NH2‑
CH＝NH2、CH3CH2NH3、CH3(CH2)2NH3、CH3(CH2)3NH3、Cs、Li、Na中的一种或多种，基团X为F、Cl、Br、I中的一种或多种；将前驱体溶液涂膜在导电玻璃基底上形成湿膜，并对所述湿膜实施加热退火，形成钙钛矿薄膜。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述来氟米特的摩尔添加量为铅基化合物摩尔用量的0.1～3.2mol％。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述前驱体溶液的溶剂为N，N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、N
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：程佳瑞，孙丁月，刘峰，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：