一种利用电学方法实现对有机-无机杂化钙钛矿纳米片光学特性调控的方法技术

本发明专利技术公开了通过电学方法调控有机

【技术实现步骤摘要】
一种利用电学方法实现对有机
‑
无机杂化钙钛矿纳米片光学特性调控的方法


[0001]本专利技术涉及一种利用电学方法实现对有机
‑
无机杂化钙钛矿纳米片光学特性调控的方法，属于光电信息领域
。

技术介绍

[0002]有机
‑
无机杂化钙钛矿材料由于具有高光吸收
/
发射效率
、
大的缺陷容忍度
、
长的载流子扩散长度
、
高柔性等特点而受到广泛研究
。
其中，超薄的有机
‑
无机杂化钙钛矿材料由于结合了杂化组分的优异特性和二维形貌，有望成为优异的新型柔性材料并应用于光电领域
。
与三维形貌的有机
‑
无机杂化钙钛矿相比，二维超薄钙钛矿具有强的量子限域效应
、
高的发光产率
、
低的放大自发辐射阀值
、
易被调谐的带隙
、
高的激子结合能
、
强的厚度依赖性，更易应用于柔性光电集成器件
[National Science Review,9,nwab129,2022]。
[0003]实现二维超薄钙钛矿优异光学特性的调控，将对其实际应用具有重要意义
。
然而，目前基于二维超薄钙钛矿光学特性的调控方法主要是基于不同的组分，需要在制备过程中提前布局
。
电学调控是目前光电器件比较常用的方法
。
但是，由于二维超薄钙钛矿较差的电学性能，一直无法实现通过电学方法实现对二维超薄钙钛矿优异光学特性的调控
。
截止目前，还没有技术可以通过电学方法直接实现对二维超薄有机
‑
无机杂化钙钛矿光学性能的调控
。
因此，如果可以专利技术一种通过电学方法调控二维超薄钙钛矿纳米片光学特性的调控方法，将极大推动钙钛矿基光电器件的应用发展
。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是：为了解决二维超薄有机
‑
无机杂化钙钛矿的光学特性调控困难的问题，本专利技术利用电学调控方法，实现对二维超薄有机
‑
无机杂化钙钛矿光学特性的调控
。
通过栅压和偏压的电学方法对钙钛矿发光特性成功实现调控，其中，通过栅压调控范围可以高于
300
％，偏压可以实现范围高于
200
％的调控
。
实现利用偏压或栅压的双重调控，调控范围大于
300
％，这对有机
‑
无机杂化钙钛矿在二维光电集成领域的应用具有重要意义
。
[0005]本专利技术提供一种利用电学方法实现对有机
‑
无机杂化钙钛矿纳米片光学特性调控的方法，截止目前，还没有报道仅通过偏压或栅压等电学方法可以实现对二维超薄有机
‑
无机杂化钙钛矿纳米片电学性能实现大范围调控的先例
。
与传统通过改变钙钛矿化学组分调控其光学特性的方法相比，本专利技术可以利用单一材料，基于同一器件，实现实时的发光性能的大范围调控，可以极大促进其在微纳光电器件方面的应用
。
尤其是针对后摩尔时代器件小型化
、
高集成化的需求，本专利技术可以将可调控发光特性的钙钛矿集成于现有硅基微纳光电芯片中，结合钙钛矿材料优异的发光特性，推动光电信息领域的发展
。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案是：一种利用电学方法实现对二维有机
‑
无机杂化钙钛矿纳米片光学特性调控的方法，包括以下步骤：
[0007]S1
：通过机械剥离的方法在
Si/SiO2(200nm)
衬底上得到尺寸大于
10
微米
、
厚度为单层或少层的过渡金属二硫化物纳米片；
[0008]S2
：利用微加工技术在
S1
步骤中的过渡金属二硫化物纳米片上制备两个金属电极；
[0009]S3
：通过机械剥离的方法得到有机
‑
无机钙钛矿纳米片，纳米片厚度小于
50nm
，利用干法转移技术将有机
‑
无机钙钛矿纳米片转移至
S2
步骤中器件的两个金属电极之间；
[0010]S4
：将
S3
步骤中器件的两个电极分别作为源和漏，利用银胶将一金线粘于衬底背部作为栅极；
[0011]S5
：在源和漏极加偏压，在栅极加栅压，测量钙钛矿材料的发光特性，通过调整偏压或栅压大小，可以实现对钙钛矿发光强度的调控；
[0012]所述步骤
S1
中，过渡金属二硫化物可以是
MoS2或
MoSe2。
[0013]所述步骤
S2
中，金属电极是
Au
电极
。
[0014]所述步骤
S3
中，有机
‑
无机杂化钙钛矿材料为
(C6H5C2H4NH3)2(CH3NH3)
n
‑1Pb
n
I
3n+1
(n
＝
1,2,
或
4)
，有机
‑
无机钙钛矿纳米片转移后要求不能与两个金属电极接触，只与过渡金属二硫化物接触；
[0015]所述步骤
S5
中，所加的栅压和偏压的大小，要视过渡金属二硫化物纳米片的厚度以及器件质量决定，一般是从小到大施加，偏压不超过
5V
，栅压不超过
80V。
[0016]优选的，包括以下步骤：
[0017]S1
：通过机械剥离的方法在
Si/SiO2(200nm)
衬底上得到尺寸大于
10
微米
、
单层厚度的过渡金属二硫化物
MoS2纳米片；
[0018]S2
：利用微加工技术在
S1
步骤中的
MoS2纳米片上制备两个
Au
金属电极；
[0019]S3
：通过机械剥离的方法得到有机
‑
无机钙钛矿纳米片，纳米片厚度为
20nm
，利用干法转移技术将有机
‑
无机钙钛矿纳米片转移至
S2
步骤中器件的两个
Au
金属电极之间，且要求不能与
Au
电极接触；
[0020]S4
：将
S3
步骤中器件的两个金属电极分别作为源和漏，利用银胶将一金线粘于衬底背部作为栅极；
[0021]S5
：在源和漏极施加偏压，在栅极加栅压，测量钙钛矿材料的发光特性，通过调整偏压或栅压大小，可以实现对钙钛矿发光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种利用电学方法实现对二维有机
‑
无机杂化钙钛矿纳米片光学特性调控的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
：通过机械剥离的方法在
Si/SiO2(200nm)
衬底上得到尺寸大于
10
微米
、
厚度为单层或少层的过渡金属二硫化物纳米片；
S2
：利用微加工技术在
S1
步骤中的过渡金属二硫化物纳米片上制备两个金属电极；
S3
：通过机械剥离的方法得到有机
‑
无机钙钛矿纳米片，纳米片厚度小于
50nm
，利用干法转移技术将有机
‑
无机钙钛矿纳米片转移至
S2
步骤中器件的两个金属电极之间；
S4
：将
S3
步骤中器件的两个电极分别作为源和漏，利用银胶将一金线粘于衬底背部作为栅极；
S5
：在源和漏极加偏压，在栅极加栅压，测量钙钛矿材料的发光特性，通过调整偏压或栅压大小，可以实现对钙钛矿发光强度的调控；所述步骤
S1
中，过渡金属二硫化物是
MoS2或
MoSe2；所述步骤
S2
中，金属电极是
Au
电极
。
所述步骤
S3
中，有机
‑
无机杂化钙钛矿材料为
(C6H5C2H4NH3)2(CH3NH3)
n
‑1Pb
n
I
3n+1
(
其中
n
＝
1,2,
或
4)
，有机
‑
无机钙钛矿纳米片转移后要求不能与两个金属电极接触，只与过渡金属二硫化物接触；所述步骤
S5
中，所加的栅压和偏压的大小，偏压不超过
5V
，栅压不超过
80V。2.
根据权利要求1所述的利用电学方法实现对二维有机
‑
无机杂化钙钛矿纳米片光学特性调控的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
：通过机械剥离的方法在
Si/SiO2(200nm)
衬底上得到尺寸大于
10
微米
、
单层厚度的过渡金属二硫化物
MoS2纳米片；
S2
：利用微加工技术在
S1
步骤中的
MoS2纳米片上制备两个
Au
金属电极；
S3
：通过机械剥离的方法得到有机
‑
无机钙钛矿纳米片，纳米片厚度为
20nm
，利用干法转移技术将有机
‑
无机钙钛矿纳米片转移至
S2
步骤中器件的两个
Au
金属电极之间，且要求不能与
Au
电极接触；
S4
：将
S3
步骤中器件的两个金属
Au
电极分别作为源和漏，利用银胶将一金线粘于衬底背部作为栅极；
S5
：在源和漏极施加偏压，在栅极加栅压，测量钙钛矿材料的发光特性，通过调整偏压或栅压大小，可以实现对钙钛矿发光强度的调控，其中偏压调控范围为
0V
～
1.5V
，栅压调整范围为
‑
60V
～
60V。3.
根据权利要求1所述的利用电学方法实现对二维有机
‑
无机杂化钙钛矿纳米片光学特性调控的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
：通过机械剥离的方法在
Si/SiO2(SiO2厚度为
200nm)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军然，王琳，王捷宇，潘杰，邓一帆，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：