【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于光电技术，特别是关于一种半导体液晶材料、制备方法、光电元件及应用。
技术介绍
1、有机-无机杂化钙钛矿材料是一类具备优异光电性能的新型光电子材料，在有机发光二极管、光探测器等领域具有重要的应用价值。三维钙钛矿材料具有强而宽的可见光吸收能、较小的激子结合能和较高的载流子迁移率，但由于其环境稳定性较差，实际生产应用受到很大的限制。相比于三维钙钛矿材料，二维钙钛矿材料因其具有量子限域效应，且缺陷密度较低，因而其环境稳定性更高，在便携式，柔性可穿戴器件等应用领域具有重要研究价值。此外，基于二维有机-无机钙钛矿材料的结构特点，造成其具有独特的量子阱能带结构，通过改变卤素种类及无机八面体层数n值等就能改变材料的禁带宽度，受量子限域效应影响，实现带隙可调性。
2、发光液晶兼具发光特性和液晶的各向异性，在光电器件领域具有广阔的应用前景。根据液晶的结构与特性的不同，可以分为荧光液晶材料，金属发光液晶材料，离子液体发光液晶材料，聚集诱导发光液晶材料等。当光线射入液晶后会产生双折射现象，即一束光摄入液晶后折射光会分为两束，且两束光都是偏振光，其振动方向互相垂直。双折射现象实质上表示液晶中各个方向上的介电常数和折射率是不同的。
3、发光液晶兼具液晶的特点、优异的发光性能和刺激响应性能等特点，可应用于偏振光光源和偏振光检测系统等诸多领域。它们的分子顺序可以通过温度变化、电场和磁场等外部刺激来进行操纵，可实现多种技术进步，如由电场驱动的液晶显示。在各种类型的刺激-响应系统中，磁响应结构激发了大量研究人员的研究兴趣，因
4、目前而言，利用磁性材料直接制备液晶的合成方法已有报道，利用磁性材料直接制成液晶其瞬时响应性较好，且只需较小磁场便可以改变其液晶形态。
5、虽然传统的液晶材料可能对磁场敏感，但由于其分子种类的低磁化率使得其实际应用变得非常困难，因为需要极强的磁场才能实现分子顺序的有效切换。另一方面，对于许多无机发光液晶，很难在整个可见光范围内精确连续地调整其发射波长。因此，系统和低成本地开发具有磁响应性质且带隙可调控的半导体液晶材料是至关重要的。此外，传统制备二维有机-无机杂化钙钛矿材料耗时，反应步骤繁琐且成本较高。
6、公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种半导体液晶材料、制备方法、光电元件及应用，通过采用将磁性纳米材料直接掺入半导体液晶，一方面其瞬时响应性较好且能够非接触式操作，另一方面所制成的半导体液晶能够带隙可调。
2、为实现上述目的，本专利技术的实施例提供了具有磁响应性质且带隙可调控的半导体液晶材料，其为以纳米磁微粒增强钙钛矿液晶而得到，其中钙钛矿液晶选自a2pbx4或a2pbambx4或a2pbbrci(4-c)，其中有机物a选自pea、ba，x选自cl、br，m选自mn、i，a、b均大于0且a+b＝1，c≤4。pea为(苯基)乙基铵，ba为c4h9nh3。纳米磁微粒其形貌可以为纳米磁棒(棒状，类似于一维材料)或纳米磁片(薄片状，包括圆形片状、方形片状或其他规则或者不规则片状等，类似于二维材料)或纳米颗粒(如圆形颗粒或者点状颗粒等，类似于0维或者三维材料)等。优选为纳米磁棒。
3、在本专利技术的一个或多个实施方式中，纳米磁微粒选自fe3o4、γ-fe2o3、γ-fe4n、α-fe3n。
4、在本专利技术的一个或多个实施方式中，纳米磁微粒的尺寸满足：磁棒尺寸为：10-50nm；磁片尺寸为：50-100nm；颗粒尺寸为：2-20nm。
5、在本专利技术的一个或多个实施方式中，具有磁响应性质且带隙可调控的半导体液晶材料的制备方法，包括如下步骤：a、准备钙钛矿晶体前体；b、准备纳米磁微粒增强的钙钛矿晶体，或准备纳米磁微粒增强的过渡金属元素掺杂的掺杂钙钛矿晶体。
6、在本专利技术的一个或多个实施方式中，步骤a中钙钛矿晶体前体的准备为：准备至少包括卤化铅及有机物a的反应体系，经热反应后，冷却分离。
7、在本专利技术的一个或多个实施方式中，步骤b中钙钛矿晶体的制备包括：准备以钙钛矿晶体前体配置钙钛矿前驱体溶液；准备用于钙钛矿晶体前体微晶化的反溶剂；准备包括纳米磁微粒的胶体溶液；在搅拌条件下向反溶剂中添加胶体溶液后，再加入钙钛矿前驱体溶液，持续搅拌；离心、分离、分散即可。
8、在本专利技术的一个或多个实施方式中，步骤b中掺杂钙钛矿晶体的制备包括：准备以钙钛矿晶体前体和过渡金属试剂配置钙钛矿前驱体溶液；准备用于钙钛矿晶体前体微晶化的反溶剂；准备包括纳米磁微粒的胶体溶液；在搅拌条件下向反溶剂中添加胶体溶液后，再加入钙钛矿前驱体溶液，持续搅拌；离心、分离、分散即可。优选的，过渡金属试剂选自过渡金属元素的可溶性盐溶液。
9、在本专利技术的一个或多个实施方式中，光电元件，如前述的具有磁响应性质且带隙可调控的半导体液晶材料。
10、在本专利技术的一个或多个实施方式中，如前述的具有磁响应性质且带隙可调控的半导体液晶材料或如前述的光电元件在发光、光电探测、显示中的应用。
11、与现有技术相比，根据本专利技术实施方式的半导体液晶材料、制备方法、光电元件及应用，本专利技术采用溶液法制备二维钙钛矿晶体，随后再通过反溶剂诱导微结晶的方法制备二维钙钛矿纳米片。
12、本专利技术提供了一种简单，低廉的且在室温下即可获得具有磁响应性质且带隙可调控的半导体液晶的制备方法，所获得的半导体液晶具有较强的光学各向异性，瞬时响应性能和非接触式操作。所得到的液晶的光强可以通过磁性纳米棒的浓度，偏振光的转动角度等来进行控制。液晶相的颜色也可以通过掺杂锰离子或者所添加的磁性纳米棒的浓度来进行调控。磁调控的半导体液晶相的高可控性使得本方法成为将磁性刺激转换为光学信息的新平台，例如制备新型光学器件。在外部磁场作用下，根据偏振光角度转动所发生的明暗的光学变化进一步证明了取向结构的形成，为光子器件提供了一条有前途的途径。
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1.一种具有磁响应性质且带隙可调控的半导体液晶材料，其为以纳米磁微粒增强钙钛矿液晶而得到，其中钙钛矿液晶选自A2PbX4或A2PbaMbX4或A2PbBrcI(4-c)，其中有机物A选自PEA、BA，X选自Cl、Br，M选自Mn、I，a、b均大于0且a+b＝1，c≤4。
2.如权利要求1所述的具有磁响应性质且带隙可调控的半导体液晶材料，其特征在于，所述纳米磁微粒选自Fe3O4、γ-Fe2O3、γ-Fe4N、α-Fe3N。
3.如权利要求2所述的具有磁响应性质且带隙可调控的半导体液晶材料，其特征在于，所述纳米磁微粒选自：纳米磁棒、纳米磁片、纳米颗粒。
4.如权利要求1所述的具有磁响应性质且带隙可调控的半导体液晶材料，其特征在于，所述纳米磁微粒的尺寸满足：磁棒尺寸为：10-50nm；磁片尺寸为：50-100nm；颗粒尺寸为：2-20nm。
5.如权利要求1-4任一所述的具有磁响应性质且带隙可调控的半导体液晶材料的制备方法，包括如下步骤：
6.如权利要求5所述的具有磁响应性质且带隙可调控的半导体液晶材料的制备方法，其特征在于，
7.如权利要求5所述的具有磁响应性质且带隙可调控的半导体液晶材料的制备方法，其特征在于，步骤B中所述钙钛矿晶体的制备包括：
8.如权利要求5所述的具有磁响应性质且带隙可调控的半导体液晶材料的制备方法，其特征在于，步骤B中所述掺杂钙钛矿晶体的制备包括：
9.光电元件，如权利要求1-4任一所述的具有磁响应性质且带隙可调控的半导体液晶材料。
10.如权利要求1-4任一所述的具有磁响应性质且带隙可调控的半导体液晶材料或如权利要求9所述的光电元件在发光、光电探测、显示中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种具有磁响应性质且带隙可调控的半导体液晶材料，其为以纳米磁微粒增强钙钛矿液晶而得到，其中钙钛矿液晶选自a2pbx4或a2pbambx4或a2pbbrci(4-c)，其中有机物a选自pea、ba，x选自cl、br，m选自mn、i，a、b均大于0且a+b＝1，c≤4。
2.如权利要求1所述的具有磁响应性质且带隙可调控的半导体液晶材料，其特征在于，所述纳米磁微粒选自fe3o4、γ-fe2o3、γ-fe4n、α-fe3n。
3.如权利要求2所述的具有磁响应性质且带隙可调控的半导体液晶材料，其特征在于，所述纳米磁微粒选自：纳米磁棒、纳米磁片、纳米颗粒。
4.如权利要求1所述的具有磁响应性质且带隙可调控的半导体液晶材料，其特征在于，所述纳米磁微粒的尺寸满足：磁棒尺寸为：10-50nm；磁片尺寸为：50-100nm；颗粒尺寸为：2-20n...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄敏，王佩玺，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：
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