【技术实现步骤摘要】
本申请涉及钙钛矿膜阵列，特别涉及一种钙钛矿薄膜阵列及钙钛矿光电器件的制备方法。
技术介绍
1、金属卤化物钙钛矿由于其长的载流子寿命、扩散长度、可调的带隙和高的吸收系数，在包括光电探测器、发光二极管和太阳能电池的光电器件领域展现出巨大的潜力。钙钛矿阵列的精确控制生长在高性能光电子器件的制备和集成中具有重要意义。但是，由于在常见溶剂中的稳定性差，传统的光刻工艺不适用于钙钛矿材料。近年来，已经提出了各种控制合成钙钛矿膜阵列的方法，例如一步或两步旋涂法、喷墨印刷法和模板辅助图案化。
2、现有的钙钛矿膜阵列的制备方法都是基于溶液的，仅适用于环境稳定性较差的有机-无机杂化钙钛矿材料。相反，无机钙钛矿拥有更高的稳定性，同时保持了优异的光电性能，但是由于其原料的溶解性差并且缺乏对合成过程的控制，关于无机钙钛矿膜阵列制备方法的报道很少。目前，气相沉积方法作为一种无溶剂的方法，已被证明是控制钙钛矿膜形态、减少表面缺陷、提高结晶质量和防止溶剂残留的有效技术。
3、然而，迄今为止，气相沉积的无机钙钛矿薄膜仅限于连续薄膜，通过气相沉积制备无机钙钛矿膜阵列的方法尚处于探索之中，主要存在以下困难：
4、(1)气相沉积法无法直接合成钙钛矿阵列，导致气相法制备的钙钛矿材料很难应用于光电器件阵列的集成；
5、(2)气相法沉积材料无法做到精确定位，导致器件集成困难；
6、(3)传统方法存在有机溶剂残留或者转化不完全的问题，影响材料的光电性能。
7、因此，迫切需要探索一种气相沉积方法用于制备高质量
技术实现思路
1、本申请公开了一种钙钛矿薄膜阵列及钙钛矿光电器件的制备方法，以解决现有制备方法无法直接合成高质量的钙钛矿阵列的问题。
2、为达到上述目的，本申请提供以下技术方案：
3、第一方面，一种钙钛矿薄膜阵列的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
4、制备表面设有疏水区和多个亲水区的基板，其中，任意两个相邻的亲水区之间设有疏水区；利用物理气相沉积法将钙钛矿沉积于亲水区，以得到钙钛矿薄膜阵列。
5、进一步地，制备基板包括：利用等离子体对基底进行亲水处理，以得到具有亲水层的基底；光刻处理：将掩膜版覆盖于涂覆有光刻胶层的亲水层的表面，经过曝光处理以使光刻胶层划分为交错设置的第一区域和第二区域，经过显影处理以去除第一区域的光刻胶层，保留第二区域的光刻胶层，从而得到具有预设图案的基底；在具有预设图案的基底的表面沉积绝缘的氧化物层，并对氧化物层的表面进行疏水处理以形成疏水层；除胶处理：去除第二区域对应的光刻胶层和光刻胶层表面的氧化物层，第二区域对应的亲水层形成亲水区，任意两个相邻的亲水区之间的疏水层形成疏水区，以形成基板。
6、进一步地，亲水区的表面能大于50mj/m2，疏水区的表面能小于30mj/m2。
7、进一步地，氧化物层的厚度为10-30nm。
8、进一步地，制备基板之前还包括对基底进行预处理，预处理包括：将基底依次用有机溶剂、去离子水进行清洗，其中，有机溶剂选自丙酮、异丙醇或者乙醇中的至少一种。
9、进一步地，利用物理气相沉积法将钙钛矿沉积于亲水区包括：将固体钙钛矿设于加热炉的中心区域，将基板设于加热炉的出口区，其中，出口区靠近加热炉的出口；自加热炉的入口通入惰性气体，对中心区域进行加热处理，以使固体钙钛矿蒸发，并沉积于亲水区。
10、进一步地，加热处理的条件为0.2-0.4kpa的压强下，410-450℃进行保温处理，保温时间t为0＜t≤60min。
11、进一步地，固体钙钛矿和基板之间的距离为10-16cm。
12、进一步地，惰性气体选自氩气、氮气、氦气、氖气中的至少一种，惰性气体的气流为20-50sccm。
13、进一步地，钙钛矿包括cspbcl3、cspbbr3和cspbi3中的至少一种，钙钛矿的质量为0.5-2g。
14、第二方面，本申请提供一种钙钛矿光电器件的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
15、在基底上沉积金属电极，以得到设有电极的基底；
16、采用第一方面的制备方法在设有电极的基底上制备钙钛矿薄膜阵列。
17、采用本申请的技术方案，产生的有益效果如下：
18、本申请提供的钙钛矿薄膜阵列的制备方法，其中，首先制备具有疏水区和多个亲水区的基板，因为疏水区的表面能过低，钙钛矿无法沉积，通过气相沉积的方法将钙钛矿沉积于亲水区，从而实现对钙钛矿薄膜沉积位置的精准控制，以得到钙钛矿薄膜阵列，其可以直接应用于光电器件的制备。该制备方法在结晶成核的过程中仅加入单一蒸发源钙钛矿，无需加入有机溶剂，避免了组分偏析或反应不完全的问题，而且，解决了无机钙钛矿在溶液中溶解度低导致的钙钛矿薄膜阵列制备困难的问题。
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1.一种钙钛矿薄膜阵列的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备基板包括：
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述亲水区的表面能大于等于50mJ/m2，所述疏水区的表面能小于等于30mJ/m2。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述氧化物层的厚度为10-30nm。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，制备基板之前还包括对基底进行预处理，所述预处理包括：
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，利用物理气相沉积法将钙钛矿沉积于所述亲水区包括：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述加热处理的条件为0.2-0.4kpa的压强下，410-450℃进行保温处理，保温时间t为0＜t≤60min。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述固体钙钛矿和所述基板之间的距离为10-16cm。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气体选自氩气、氮气、氦气、氖气中的至少一种，
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿包括CsPbCl3、CsPbBr3和CsPbI3中的至少一种，所述钙钛矿的质量为0.5-2g。
11.一种钙钛矿光电器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿薄膜阵列的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备基板包括：
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述亲水区的表面能大于等于50mj/m2，所述疏水区的表面能小于等于30mj/m2。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述氧化物层的厚度为10-30nm。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，制备基板之前还包括对基底进行预处理，所述预处理包括：
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，利用物理气相沉积法将钙钛矿沉积于所述亲水区包括：
7.根据权利要求6所述的制...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘曹峰，徐张晟，韩勋，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：
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