一种无机钙钛矿薄膜及其制备方法、应用

技术领域

本发明属于无机钙钛矿薄膜技术领域，尤其涉及一种无机钙钛矿薄膜及其制备方法、应用。

背景技术

钙钛矿光电探测器由于其探测度(D*)的不断提高而引起了人们的广泛关注，其中无机钙钛矿薄膜由于其更好的稳定性展现出了巨大的应用潜力，然而无机钙钛矿薄膜的晶粒尺寸小、孔洞多，导致其难以实现更高的D*。

现有技术中，人们提出了多种方法来解决这个问题，例如使用有机添加剂、钝化剂等掺杂到无机钙钛矿薄膜中，对钙钛矿中的缺陷进行钝化处理以减少非辐射复合，提高探测器的光电流，从而提升D*。然而，上述方法中残留的有机成分的挥发会大幅影响探测器的使用寿命。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种无机钙钛矿薄膜的制备方法，旨在解决上述背景技术中提出的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种无机钙钛矿薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)钙钛矿原料的预处理：将PbI

(2)钙钛矿前驱体制备：将CsI、PbI

(3)将Ln

优选地，步骤(1)中，所述PbI

所述极性溶剂投加5-20mL，所述极性溶剂为二甲基亚砜或二甲基甲酰胺；

所述甲苯投加5-20mL；

所述干燥是在80℃烘箱中烘干20-40h。

优选地，步骤(2)中，所述前驱体溶液为CsPbI

所述溶剂为二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的混合溶液，所述二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的体积比为2：3-4；

所述Ln

所述Ln

优选地，步骤(3)中，所述FTO衬底的尺寸为12mm*12mm-25mm*25mm；

将Ln

优选地，将Ln

将FTO衬底放置在加热台上退火的步骤中，所述退火温度为80-160℃，时间为10-30min。

优选地，步骤(3)中，在旋涂过程中滴加反溶剂的步骤具体为在匀胶开始后第5-20s均匀滴加反溶剂，所述反溶剂为氯苯或乙醚，滴加量为150-300μL。

本发明实施例的另一目的在于提供一种上述无机钙钛矿薄膜的制备方法制备得到无机钙钛矿薄膜。

本发明实施例的又一目的在于提供一种上述无机钙钛矿薄膜在制备钙钛矿光电探测器上的应用。

本发明实施例提供的一种无机钙钛矿薄膜的制备方法，选用Ln

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种无机钙钛矿薄膜的制备方法的流程图；

图2为未掺杂Ln

图3为不同Ln

图4为不同Ln

图5为不同Ln

图6为不同Ln

图7为不同Ln

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种无机钙钛矿薄膜，其制备方法如图1所示，包括以下步骤：

(1)钙钛矿原料的预处理；

具体步骤为：首先，将碘化铅(PbI

(2)钙钛矿前驱体制备；

具体步骤为：首先，将碘化铯(CsI)、PbI

(3)无机钙钛矿薄膜的制作；

具体步骤为：首先，将步骤(2)得到的Ln

步骤(1)中，原料投料比为碘化铅0.2-0.8g，溴化铅0.2-0.8g，所述极性溶剂为二甲基亚砜(DMSO)或二甲基甲酰胺(DMF)，添加量为5-20mL，甲苯5-20mL，滤出的沉淀在80℃烘箱中烘干20-40h；

步骤(2)中，所述前驱体溶液化学计量比CsPbI

步骤(3)中，所述FTO尺寸为12mm*12mm-25mm*25mm，依次置于去离子水、异丙醇和乙醇中分别超声清洗15min，然后放入80℃的烘箱中干燥1h；

步骤(3)中，所述Ln

步骤(3)中，所述反溶剂所述反溶剂为氯苯或乙醚，剂量为150-300μL，滴加时间在匀胶开始后第5-20s，均匀滴入。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

实施例1

一种无机钙钛矿薄膜，其制备方法具体如下(分别设置相同的7组试验)：

(1)钙钛矿原料的预处理：首先，将第三方购得0.5g碘化铅(PbI

(2)钙钛矿前驱体制备：首先将步骤(1)中所得PbI

(3)衬底的预处理：首先，将FTO衬底(20mm*20mm)依次置于去离子水、异丙醇、乙醇中分别超声清洗15min，并放入80℃的热风烘箱中干燥1h；然后，使用臭氧处理30min出去表面基团，得到可旋涂的FTO衬底；

(4)无机钙钛矿薄膜的制作：首先，将处理好的FTO衬底放置旋涂仪上，将步骤(2)制备好的钙钛矿前驱体取100μL滴加到玻璃片上；然后，开始旋涂以1000r/min的速度转10s后，再以3000r/min分的速度转30s，并在第8s的时候均匀滴入200μL氯苯，最后，将FTO衬底放在150℃的热台上退火15min，即可得到所述无机钙钛矿薄膜。

实施例2

一种无机钙钛矿薄膜，其制备方法具体如下：

(1)钙钛矿原料的预处理：首先，将第三方购得0.2g碘化铅(PbI

(2)钙钛矿前驱体制备：首先将步骤(1)中所得PbI

(3)衬底的预处理：首先，将FTO衬底(25mm*25mm)依次置于去离子水、异丙醇、乙醇中分别超声清洗15min，并放入80℃的热风烘箱中干燥1h；然后，使用臭氧处理30min出去表面基团，得到可旋涂的FTO衬底；

(4)无机钙钛矿薄膜的制作：首先，将处理好的FTO衬底放置旋涂仪上，将步骤(2)制备好的钙钛矿前驱体取100μL滴加到玻璃片上；旋涂以1000r/min的速度转40s，并在第20s的时候均匀滴入150μL乙醚，最后，将FTO衬底放在160℃的热台上退火10min，即可得到所述无机钙钛矿薄膜。

实施例3

一种无机钙钛矿薄膜，其制备方法具体如下：

(1)钙钛矿原料的预处理：首先，将第三方购得0.8g碘化铅(PbI

(2)钙钛矿前驱体制备：首先将步骤(1)中所得PbI

(3)衬底的预处理：首先，将FTO衬底(25mm*25mm)依次置于去离子水、异丙醇、乙醇中分别超声清洗15min，并放入80℃的热风烘箱中干燥1h；然后，使用臭氧处理30min出去表面基团，得到可旋涂的FTO衬底；

(4)无机钙钛矿薄膜的制作：首先，将处理好的FTO衬底放置旋涂仪上，将步骤(2)制备好的钙钛矿前驱体取100μL滴加到玻璃片上；旋涂以4000r/min的速度转20s，并在第5s的时候均匀滴入300μL乙醚，最后，将FTO衬底放在80℃的热台上退火30min，即可得到所述无机钙钛矿薄膜。

对比例1

除了未加入Ln

性能检测：对实施例1中的7组试验制备得到的不同稀土元素掺杂的无机钙钛矿薄膜以及对比例1制备得到的未掺杂稀土元素的无机钙钛矿薄膜进行性能检测，结果如下：

由图2可知，实施例1制备的Ln

由图3可知，实施例1制备的Ln

由图4可知，实施例1制备的Ln

由图5可知，实施例1制备的Ln

实施例4

利用Ln

(1)钙钛矿原料的预处理：同实施例1；

(2)钙钛矿前驱体制备：同实施例1；

(3)衬底的预处理：同实施例1；

(4)电子传输层的预处理：将第三方购买的氧化锡(SnO

(5)利用Ln

对比例2

除了未加入Ln

性能检测：对实施例4中的7组试验制备得到的不同稀土元素掺杂的光电探测器以及对比例1制备得到的未掺杂稀土元素的光电探测器进行性能检测，结果如下：

由图5可知，实施例4制备得到的Ln

由图6可知，实施例4制备得到的Ln

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。