一种全无机卤素钙钛矿纳米线的异质结及其制备方法

技术领域

本发明属于新型半导体光电材料领域，涉及一种通过固相接触离子交换得到的具有明显结界面的全无机金属卤素钙钛矿纳米线异质结的制备方法。

背景技术

近三十年来，金属卤素钙钛矿材料作为一类具有优异光电及光伏性能的新型半导体材料，逐渐引起了国内外材料、物理及半导体领域研究人员的大量关注。金属卤素钙钛矿材料具有ABX

此外，相比于传统钙钛矿材料，金属卤素钙钛矿材料中，X

近年来，低维单晶纳米结构金属卤素钙钛矿的合成取得了较大进展，已经能够通过控制大小、形状和混合卤化物组成来调节它们的带隙和发射波长等特征。例如，通过液相合成方法可以得到量子点、纳米线和纳米片单晶卤素钙钛矿材料，并通过液相或气相离子交换对单晶的化学组分进行调控，从而达到调节材料光电物理特征的要求。尤其是通过离子交换制备金属卤素钙钛矿异质结构具有非常重要的研究价值。加州大学伯克利分校的杨培东教授课题组[Spatially resolved multicolor CsPbX

目前，在常温空气环境中，通过液相方法合成的δ-CsPbI

发明内容

针对现有技术方法存在的问题，本发明旨在基于CsPbBr

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种全无机卤素钙钛矿纳米线的异质结的制备方法，首先，通过反溶剂蒸气辅助液相重结晶法在FTO玻璃基板表面分别制备出高质量的CsPbBr

具体步骤如下：

步骤一：先使用洗涤剂擦拭清洗FTO玻璃基板表面，然后将擦拭好的FTO玻璃基板依次放在去离子水、丙酮、异丙醇中分别进行超声清洗。

步骤二：采用反溶剂蒸气辅助液相重结晶法在FTO玻璃基板表面制备高质量的CsPbI

制备δ-CsPbI

制备CsPbBr

所述的CsPbI

所述的CsPbI

所述的CsPbBr

所述的FTO玻璃基板表面上滴加混合溶液的量为：每1*1cm

步骤三：使用微纳操作转移系统将CsPbI

所述生成CsPbBr

所述的不同长度为：根据加热温度及加热时间，会得到相应长度的CsPbBr

一种全无机卤素钙钛矿纳米线的异质结，通过固相离子交换方法，在δ-CsPbI

本发明的有益效果：

(1)CsPbI

(2)此方法具有操作简单、晶体制备成本低和精确可控等优势，所获得的纳米线异质结质量好，能够保持良好的形貌；在单根纳米线上可以根据具体要求集成多个不同尺寸的异质结构或像素点阵，可稳定制备。

附图说明

图1是所有实施例中通过固相离子交换方法制备CsPbBr

图2(a)是所有实施例中得到的CsPbI

图2(b)是所有实施例中得到的CsPbBr

图3(a)是实施例一中CsPbBr

图3(b)是实施例一中经过离子交换反应两根纳米线分离后的CsPbI

图3(c)是实施例一中对应图2(b)中的CsPbI

图4(a)是实施例中离子交换反应后的CsPbI

图4(b)是实施例中对应图4(a)中CsPbI

图4(c)是实施例中离子交换反应后的CsPbBr

图4(d)是实施例中对应图4(c)中离子交换反应后的CsPbBr

图5(a)是实施例二中离子交换反应后的CsPbI

图5(b)是实施例三中离子交换反应后的CsPbI

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将通过三个具体实验方案对本发明的有益效果做出进一步的阐述：

实施例一：

步骤一：FTO玻璃基板的清洗处理。先使用洗涤剂擦拭FTO玻璃基板表面，然后将擦拭好的FTO玻璃基板依次放在去离子水、丙酮和异丙醇中分别超声清洗二十分钟。

步骤二：δ-CsPbI

CsPbBr

步骤三：使用微纳操作转移系统，将步骤三中所获得的δ-CsPbI

如图1所示，该方法基于固相之间离子交换的原理，利用CsPbBr

实施例二：

步骤一：FTO玻璃基板的清洗处理。先使用洗涤剂擦拭FTO玻璃基板表面，然后将擦拭好的FTO玻璃基板依次放在去离子水、丙酮和异丙醇中分别超声清洗二十分钟。

步骤二：δ-CsPbI

CsPbBr

步骤三：使用微纳操作转移系统，将步骤三中所获得的δ-CsPbI

在离子交换过程中，加热温度和交换时间对离子交换程度有很大影响，如图5中a图所示，光学明场显微镜图中可以看出，离子交换后出现了小于1μm的CsPbBr

实施例三：

步骤一：FTO玻璃基板的清洗处理。先使用洗涤剂擦拭FTO玻璃基板表面，然后将擦拭好的FTO玻璃基板依次放在去离子水、丙酮和异丙醇中分别超声清洗二十分钟。

步骤二：δ-CsPbI

CsPbBr

步骤三：使用微纳操作转移系统，将步骤三中所获得的δ-CsPbI

在离子交换过程中，加热温度和交换时间对离子交换程度有很大影响，如图5中b图所示，光学明场显微镜图中可以看出，离子交换后出现了6μm的CsPbBr

实施例四：

步骤一：FTO玻璃基板的清洗处理。先使用洗涤剂擦拭FTO玻璃基板表面，然后将擦拭好的FTO玻璃基板依次放在去离子水、丙酮和异丙醇中分别超声清洗二十分钟。

步骤二：δ-CsPbI

CsPbBr

步骤三：使用微纳操作转移系统，将步骤三中所获得的δ-CsPbI

在离子交换过程中，加热温度和交换时间对离子交换程度有很大影响，此实例中虽然温度相对较低(100℃)，但加热时间较长(10h)，卤素离子进行了扩散，依然得到了较为明显的单根纳米线异质结。

以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。