一种Rb元素掺杂无铅卤化物钙钛矿Cs制造技术

本发明专利技术公开了一种Rb元素掺杂无铅卤化物钙钛矿Cs

【技术实现步骤摘要】
一种Rb元素掺杂无铅卤化物钙钛矿Cs
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SnBr3纳米结构的制备方法


[0001]本专利技术属于无铅卤化物纳米结构
，具体涉及一种Rb元素掺杂无铅卤化物钙钛矿Cs
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SnBr3纳米结构的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，有机
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无机卤化物钙钛矿因其离子迁移速度快、缺陷浅、能带可调、双极性电荷迁移等特点而成为研究的热点，这些性能在物理和化学等领域有巨大的潜力及广泛的应用，尤其是具有独特纳米结构卤化物钙钛矿，在光电领域具有独特的应用价值。然而，有机
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无机卤化物钙钛矿因其热不稳定性、水分不稳定性、以及金属铅对人类健康及环境保护存在威胁是它们实际应用的棘手障碍，因此，迫切需要探索具有环境稳定性的新型卤化物钙钛矿。
[0003]在所有的钙钛矿材料中，无铅卤化物CsSnBr3具有纯度高、致密性好、纳米结构好、绿色环保且能在相当大的范围内控制薄膜的生长，是相关器件具有长期使用的基础，可为新型高稳定太阳能电池、阻变存储器和光电器件等研制提供重要的理论基础和实验依据。此外，无铅卤化物通过Cs元素取代Rb，CsSnBr3具有较高的热稳定性和水分稳定性，呈现耐高温和耐潮湿的特性，扩宽了其在半导体器件领域的应用范围。虽然CsSnBr3的稳定性得到了提高，但是其电学性质得到了抑制，为了实现其更优异的性质，用Rb元素进行掺杂是行之有效的途径之一。无铅卤化物钙钛矿Cs
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SnBr3在具有更好的稳定性和环境友好特性的同时，其电学性质也得到了改善。
[0004]迄今为止，合成Rb元素掺杂无铅卤化物钙钛矿Cs
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SnBr3纳米结构通常用溶液法，但是采用此方法合成出的钙钛矿可控性较低。鉴于此，获得可控的合成Cs
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SnBr3纳米结构的方法显得尤为重要。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种Rb元素掺杂无铅卤化物钙钛矿Cs
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SnBr3纳米结构的制备方法，用以解决现有制备钙钛矿可控性较低等技术问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]本专利技术公开了一种Rb元素掺杂无铅卤化物钙钛矿Cs
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SnBr3纳米结构的制备方法，包括以下步骤：
[0008]选择具有高温区和低温区的加热设备，将溴化铯粉末、溴化锡粉末和溴化铷粉末放置在加热设备的高温区中，将衬底放置在加热设备的低温区中，通入载气从高温区流向低温区，随后控制高温区和低温区的温度分别为600～1100℃和100～500℃，在低温区的衬底上沉积获得Rb元素掺杂无铅卤化物钙钛矿Cs
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SnBr3纳米结构。
[0009]进一步地，所述衬底为SiO2/Si或ITO玻璃；所述载气为惰性气体；所述具有高温区
和低温区的加热设备为双温区管式炉反应器。
[0010]进一步地，所述衬底在使用前采用丙酮、无水乙醇和去离子水进行超声清洗，然后在70℃～80℃的条件下烘干10min；所述惰性载气为体积分数为99.99％的氩气或氮气，所述惰性气体的流速为400sccm～800sccm。
[0011]进一步地，所述溴化铯、溴化锡和溴化铷混合后放置在加热设备的高温区中的石英舟内；所述衬底放置在加热设备的低温区中的石英舟内。
[0012]进一步地，采用高温胶将衬底的背面固定在沿着石英舟45
°
倾斜角的一侧，衬底的正面面对高温区的方向。
[0013]进一步地，所述装有溴化铯粉末的石英舟放置在高温区的中间位置，装有溴化锡粉末的石英舟放置在高温区的最右边的位置，装有溴化铷粉末的石英舟放置在装有溴化锡粉末的石英舟左边位置，并紧挨装有溴化锡粉末的石英舟。
[0014]进一步地，通入载气从高温区流向低温区排除加热设备中的空气后，再控制高温区和低温区的温度。
[0015]进一步地，所述溴化铯粉末、溴化锡粉末和溴化铷粉末的摩尔比为(90～98)：(5～10)：100。
[0016]进一步地，控制高温区的温度在60～120min内从室温升温至600～1100℃，并保温5～20min；控制低温区的温度在20～80min内从室温升温到100～500℃，并保温10～90min。
[0017]进一步地，所述溴化铯粉末、溴化锡粉末和溴化铷粉末的摩尔比为95：5：100；所述载气为氩气。
[0018]所述控制高温区的温度在100min内从室温升温至970℃，并保温10min；控制低温区的温度在60min内从室温升温到350℃，并保温60min。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0020]本专利技术公开了一种Rb元素掺杂无铅卤化物钙钛矿Cs
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SnBr3纳米结构的制备方法，选择具有可控调节温度的双温区的加热设备，将溴化铯、溴化锡和溴化铷三种粉末按照一定的摩尔比例置于高温区内，将用于生长纳米结构的衬底置于低温内；分别控制高温和低温区的温度，选择载气从高温区流向低温区，在低温区的衬底上沉积获得Rb元素掺杂无铅卤化物钙钛矿Cs
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SnBr3纳米结构；该方法采用化学气相沉积的方法，采用控制温度使得沉积效果容易、可控，通过控制气流速度、加热温度和时间来获得目标Cs
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SnBr3纳米结构，通过控制高低温区的温度和升温速率，可以有效的控制纳米结构的大小及其形貌，通过控制溴化铯、溴化铷和溴化锡粉末的摩尔比例，可以获得纳米结构中铷元素的掺杂含量；本方法成本可控、产率稳定且操作方便，且未涉及铅元素，绿色环保，具有广泛的应用前景。采用本方法制备的Cs
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SnBr3纳米结构，具有质量高、无杂质相的优点，适用于光电半导体器件的制备。
[0021]进一步地，通过控制高纯惰性气体氩气，可以实现获得纯度更高的Cs
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SnBr3纳米结构。
附图说明
[0022]图1为本专利技术Rb元素掺杂无铅卤化物钙钛矿Cs
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SnBr3纳米结构的制备方法的流程图；
[0023]图2为实施例1制备得到的Rb元素掺杂无铅卤化物钙钛矿Cs
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SnBr3纳米结构的XRD图像；
[0024]图3为实施例1制备得到的Rb元素掺杂无铅卤化物钙钛矿Cs
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S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Rb元素掺杂无铅卤化物钙钛矿Cs
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Rb1‑
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SnBr3纳米结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：选择具有高温区和低温区的加热设备，将溴化铯粉末、溴化锡粉末和溴化铷粉末放置在加热设备的高温区中，将衬底放置在加热设备的低温区中，通入载气从高温区流向低温区，随后控制高温区和低温区的温度分别为600～1100℃和100～500℃，在低温区的衬底上沉积获得Rb元素掺杂无铅卤化物钙钛矿Cs
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SnBr3纳米结构。2.根据权利要求1所述的一种Rb元素掺杂无铅卤化物钙钛矿Cs
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SnBr3纳米结构的制备方法，其特征在于，所述衬底为SiO2/Si或ITO玻璃；所述载气为惰性气体；所述具有高温区和低温区的加热设备为双温区管式炉反应器。3.根据权利要求2所述的一种Rb元素掺杂无铅卤化物钙钛矿Cs
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SnBr3纳米结构的制备方法，其特征在于，所述衬底在使用前采用丙酮、无水乙醇和去离子水进行超声清洗，然后在70℃～80℃的条件下烘干10min；所述惰性载气为体积分数为99.99％的氩气或氮气，所述惰性气体的流速为400sccm～800sccm。4.根据权利要求1所述的一种Rb元素掺杂无铅卤化物钙钛矿Cs
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Rb1‑
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SnBr3纳米结构的制备方法，其特征在于，所述溴化铯、溴化锡和溴化铷混合后放置在加热设备的高温区中的石英舟内；所述衬底放置在加热设备的低温区中的石英舟内。5.根据权利要求4述的一种Rb元素掺杂无铅卤化物钙钛矿Cs
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SnBr3纳米结构的制备方法，其特征在于，采用高温胶将衬底的背面固定在沿着石英舟45

【专利技术属性】
技术研发人员：黄佳霖，朱媛媛，王红军，周静，杨梓怡，熊雨露，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：