CN110699745B - 一种钙钛矿单晶的制备方法 - Google Patents

一种钙钛矿单晶的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110699745B
CN110699745B CN201911052893.3A CN201911052893A CN110699745B CN 110699745 B CN110699745 B CN 110699745B CN 201911052893 A CN201911052893 A CN 201911052893A CN 110699745 B CN110699745 B CN 110699745B
Authority
CN
China
Prior art keywords
single crystal
perovskite
precursor solution
perovskite single
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911052893.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110699745A (zh
Inventor
王春雷
瞿俊峰
徐淑宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN201911052893.3A priority Critical patent/CN110699745B/zh
Publication of CN110699745A publication Critical patent/CN110699745A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110699745B publication Critical patent/CN110699745B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B7/00—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions
    • C30B7/02—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions by evaporation of the solvent
    • C30B7/06—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions by evaporation of the solvent using non-aqueous solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/12—Halides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种钙钛矿单晶的制备方法，所述的钙钛矿单晶为CsPbBr3钙钛矿单晶或CsPb2Br5钙钛矿单晶，所述钙钛矿单晶形貌为片状或棒状，该制备方法包括以下步骤：清洗单晶生长基底：将基片分别用丙酮、70%~80%乙醇和去离子水分别超声15~30分钟，取出后置于烘箱内过夜干燥，得到单晶生长基底；制备钙钛矿前驱体溶液：CsBr与PbBr2按1/1~1/4的比例溶解在氢溴酸或二甲基亚砜中，CsBr浓度为0.06mol/L~0.3mol/L，PbBr2浓度为0.06mol/L~0.3mol/L,得到钙钛矿前驱体溶液；3）制备钙钛矿单晶：将钙钛矿前驱体溶液预热至80~95℃后滴在基底上，将溶剂除去，得到钙钛矿单晶。该方法操作简单、操作工艺难度低，且钙钛矿单晶的组分和形貌均可调。

Description

一种钙钛矿单晶的制备方法
技术领域
本发明涉及一种钙钛矿单晶的制备方法，属于钙钛矿单晶生长和形貌调控工程技术领域。
背景技术
铅基钙钛矿在可见光波段具有高的吸收系数和强的缺陷容忍能力，因此在光电转换器件如太阳能电池或光探测器等中具有高应用价值。单晶本身在生长过程中自发形成的平整晶面，先天具有良好的致密性和厚度均一性，因此可以获得比量子点更低的缺陷态密度和更长的载流子寿命。目前，单晶的生长方法已经有相关报道。但是其生长过程随机性较强，最终得到的单晶形貌不可控。通过调控前驱体中投料比形成不同组分的钙钛矿单晶的生长方法也有相关报道。但是在生长过程中无法对最终形成的单晶的组分进行调控。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种钙钛矿单晶的制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用的方法是：一种钙钛矿单晶形貌和组分的调控方法，所述的钙钛矿单晶为CsPbBr3钙钛矿单晶或CsPb2Br5钙钛矿单晶，所述钙钛矿单晶形貌为片状或棒状，该制备方法包括以下步骤：
1）清洗单晶生长基底：将基片分别用丙酮、70%~80%乙醇和去离子水分别超声15~30分钟，取出后置于烘箱内过夜干燥，得到单晶生长基底；
2）制备钙钛矿前驱体溶液：CsBr与PbBr2按1/1~1/4的比例溶解在氢溴酸或二甲基亚砜中，CsBr浓度为0.06mol/L~0.3mol/L，PbBr2浓度为0.06mol/L~0.3mol/L,得到钙钛矿前驱体溶液；
3）制备钙钛矿单晶：将钙钛矿前驱体溶液预热至80-95℃后滴在基底上，将溶剂除去，得到钙钛矿单晶。
作为本发明的一种改进，步骤1）所述的基片为载玻片或二氧化硅片，不同基底得到的单晶结晶度不同；步骤a）所述的将基底置于烘箱内，加热温度为50℃~80℃，干燥是在大气环境下干燥。
作为本发明的一种改进，在二甲基亚砜溶剂中，CsBr/PbBr2的比例为1/1~1/2时形成CsPbBr3单晶，1/3~1/4时可形成CsPb2Br5单晶；在氢溴酸溶剂中，CsBr/PbBr2的比例为1/1时形成CsPbBr3单晶，1/2~1/4时形成CsPb2Br5单晶。
作为本发明的一种改进，步骤c）所述的去除溶剂的方法为自然挥发或加热干燥或真空干燥，自然挥发是置于大气环境下的干燥，加热干燥是指在大气环境下干燥，且温度为50℃~80℃在大气环境下干燥，真空干燥是指在真空环境压强小于20pa的环境下干燥。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：
1）本发明提出的钙钛矿单晶的制备方法简单、操作工艺难度低，且可以对钙钛矿单晶的组分和形貌进行调控；
2）本发明提出的钙钛矿单晶的制备方法所需设备简单、反应速度快、耗能低、原料单一、容易操作，没有危险性，原料供给方便，原料价格低廉；
3）本发明为形貌和组分可控的全无机钙钛矿单晶的制备，为其在光学和光电子器件领域的应用奠定了基础。
附图说明
图1为实施例1中CsPb2Br5钙钛矿单晶片的显微图；
图2为实施例1中CsPb2Br5钙钛矿单晶片的XRD图；
图3为实施例2中CsPbBr3钙钛矿单晶棒的显微图；
图4为实施例3中CsPbBr3钙钛矿单晶片的显微图；
图5为实施例4中CsPb2Br5钙钛矿单晶棒的显微图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做更进一步地解释，下列实施例仅用于说明本发明，但并不用来限定本发明的实施范围。
以下实施例所用的氢溴酸、二甲基亚砜、丙酮、异丙醇、无水乙醇、溴化铅、溴化铯等原料均为分析纯试剂；实验过程中所用的玻璃仪器使用前用去离子水润洗三遍后干燥。
实施例1 ：
平均边长为120µm的CsPb2Br5钙钛矿单晶片的制备
1）将二氧化硅基底依次用丙酮、70%乙醇和去离子水分别超声清洗20分钟；然后置于烘箱中60℃过夜烘干备用；
2）在5mL氢溴酸中按CsBr浓度为0.06mol/L，PbBr2浓度为0.12mol/L，配置钙钛矿的前驱体溶液；
3）将钙钛矿前驱体溶液加热至90℃，取10μL滴在二氧化硅基底上。之后置于大气环境中干燥，得到平均边长为120µm的CsPb2Br5钙钛矿单晶片。
图1为本实施例中CsPb2Br5钙钛矿单晶片的显微图。如图1所示，CsPb2Br5钙钛矿单晶片大小均一，平均边长为120µm。如图2所示，为CsPb2Br5钙钛矿单晶片的XRD图，XRD结果表明其成分为CsPb2Br5，三个衍射峰分别对应（210）、（312）和（420）晶面。
实施例2：
平均长度为150µm的CsPbBr3钙钛矿单晶棒的制备
1）将二氧化硅基底依次用丙酮、75%乙醇和去离子水分别超声清洗25分钟；然后置于烘箱中70℃过夜烘干备用；
2）在5mL二甲基亚砜中按CsBr浓度为0.06mol/L，PbBr2浓度为0.12mol/L，得到钙钛矿的前驱体溶液；
3）将钙钛矿前驱体溶液加热至90℃，取10μL滴在二氧化硅基底上。之后置于大气环境中干燥，得到长度为150µm的CsPbBr3钙钛矿单晶棒。
图3为本实施例中CsPbBr3钙钛矿单晶棒的显微图，如图2所示，CsPbBr3钙钛矿单晶棒大小均一，平均长度为150µm。
实施例3：
尺寸为95µm的CsPbBr3钙钛矿单晶片的制备
1）将二氧化硅基底依次用丙酮、75%乙醇和去离子水分别超声清洗25分钟；再用氮气吹干后置于烘箱中65℃过夜烘干备用；
2）在5mL二甲基亚砜中按CsBr浓度为0.06mol/L，PbBr2浓度为0.12mol/L，，得到钙钛矿的前驱体溶液；
3）将钙钛矿前驱体溶液加热至90℃，取10μL滴在二氧化硅基底上。之后50℃加热干燥，得到边长为95µm的CsPbBr3钙钛矿单晶片。
图4为本实施例中CsPbBr3钙钛矿单晶片的显微图。如图4所示，CsPbBr3钙钛矿单晶片大小均一，尺寸为95µm。
实施例4：
平均长度为6.5mm的CsPb2Br5钙钛矿单晶棒的制备
1）将二氧化硅基底依次用丙酮、75%乙醇和去离子水分别超声清洗20分钟；然后置于烘箱中70℃过夜烘干备用；
2）在5mL二甲基亚砜中按CsBr浓度为0.06mol/L，PbBr2浓度为0.18mol/L，得到钙钛矿的前驱体溶液；
3）将钙钛矿前驱体溶液加热至90℃，取10μL滴在二氧化硅基底上。之后置于大气环境中干燥，得到平均长度为6.5mm的CsPb2Br5钙钛矿单晶棒。
图5为本实施例中CsPb2Br5钙钛矿单晶棒的显微图，如图5所示，CsPb2Br5钙钛矿单晶棒大小均一，平均长度为6.5mm。

Claims (2)

1.一种钙钛矿单晶的制备方法，其特征在于：平均长度为150µm的CsPbBr3钙钛矿单晶棒的制备方法如下：
1）将二氧化硅基底依次用丙酮、75%乙醇和去离子水分别超声清洗25分钟；然后置于烘箱中70℃过夜烘干备用；
2）在5mL二甲基亚砜中按CsBr浓度为0.06mol/L，PbBr2浓度为0.12mol/L，得到钙钛矿的前驱体溶液；
3）将钙钛矿前驱体溶液加热至90℃，取10μL滴在二氧化硅基底上，之后置于大气环境中干燥，得到长度为150µm的CsPbBr3钙钛矿单晶棒。
2.一种钙钛矿单晶的制备方法，其特征在于：平均长度为6.5mm的CsPb2Br5钙钛矿单晶棒的制备方法如下：
1）将二氧化硅基底依次用丙酮、75%乙醇和去离子水分别超声清洗20分钟；然后置于烘箱中70℃过夜烘干备用；
2）在5mL二甲基亚砜中按CsBr浓度为0.06mol/L，PbBr2浓度为0.18mol/L，得到钙钛矿的前驱体溶液；
3）将钙钛矿前驱体溶液加热至90℃，取10μL滴在二氧化硅基底上，之后置于大气环境中干燥，得到平均长度为6.5mm的CsPb2Br5钙钛矿单晶棒。
CN201911052893.3A 2019-10-31 2019-10-31 一种钙钛矿单晶的制备方法 Active CN110699745B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911052893.3A CN110699745B (zh) 2019-10-31 2019-10-31 一种钙钛矿单晶的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911052893.3A CN110699745B (zh) 2019-10-31 2019-10-31 一种钙钛矿单晶的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110699745A CN110699745A (zh) 2020-01-17
CN110699745B true CN110699745B (zh) 2021-08-06

Family

ID=69203077

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911052893.3A Active CN110699745B (zh) 2019-10-31 2019-10-31 一种钙钛矿单晶的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110699745B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111455462B (zh) * 2020-03-16 2021-06-11 中国科学院物理研究所 一种CsPbCl3单晶的制备方法
CN111994947B (zh) * 2020-08-14 2022-12-06 福建医科大学 125型铯铅溴钙钛矿纳米片及其单晶的水相制备方法
CN112195516B (zh) * 2020-10-10 2021-12-21 东南大学 一种Mn掺杂CsPb2Br5块状晶体的制备方法
CN113215658B (zh) * 2021-04-13 2022-07-26 华南理工大学 一种厘米级长度钙钛矿单晶纤维及其制备方法和应用
CN114108068B (zh) * 2021-10-12 2022-09-27 西北工业大学 一种用于提纯溶液法生长钙钛矿晶体所用原料的方法
CN114560495A (zh) * 2022-03-21 2022-05-31 齐鲁工业大学 一种基于零维钙钛矿微晶相变的随机激光散射材料、激光器件及其制备
CN116120926B (zh) * 2022-12-13 2024-01-26 陕西师范大学 一种乙醇诱导的纸片表面原位结晶钙钛矿的方法和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105384188A (zh) * 2015-12-11 2016-03-09 华中科技大学 一种溴铅铯粉体制备方法
CN105948107A (zh) * 2016-06-28 2016-09-21 长安大学 一种光电材料CsPb2Br5的制备方法
CN106340587A (zh) * 2015-07-09 2017-01-18 清华大学 钙钛矿膜的制备方法和钙钛矿太阳能电池
CN106676631A (zh) * 2016-11-28 2017-05-17 昆明理工大学 一种制备abx3钙钛矿单晶薄膜的方法
CN107217303A (zh) * 2017-05-12 2017-09-29 郑州大学 直径可调的CH3NH3PbI3钙钛矿微米线的合成方法
US10501864B2 (en) * 2015-09-30 2019-12-10 Iucf-Hyu (Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University) Method for manufacturing a perovskite crystal structure and apparatus for manufacturing a perovskite crystal structure therefor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106340587A (zh) * 2015-07-09 2017-01-18 清华大学 钙钛矿膜的制备方法和钙钛矿太阳能电池
US10501864B2 (en) * 2015-09-30 2019-12-10 Iucf-Hyu (Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University) Method for manufacturing a perovskite crystal structure and apparatus for manufacturing a perovskite crystal structure therefor
CN105384188A (zh) * 2015-12-11 2016-03-09 华中科技大学 一种溴铅铯粉体制备方法
CN105948107A (zh) * 2016-06-28 2016-09-21 长安大学 一种光电材料CsPb2Br5的制备方法
CN106676631A (zh) * 2016-11-28 2017-05-17 昆明理工大学 一种制备abx3钙钛矿单晶薄膜的方法
CN107217303A (zh) * 2017-05-12 2017-09-29 郑州大学 直径可调的CH3NH3PbI3钙钛矿微米线的合成方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Anti-solvent assisted multi-step deposition for efficient and stable carbon-based CsPbI2Br all-inorganic perovskite solar cell;Dong,Chen等;《NANO ENERGY》;20190531;第59卷;第553-559页 *
Unveiling Solvent-Related Effect on Phase Transformations in CsBr- PbBr2 System: Coordination and Ratio of Precursors;Liu, Mei等;《CHEMISTRY OF MATERIALS》;20190911;第30卷(第17期);第5846-5852页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110699745A (zh) 2020-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110699745B (zh) 一种钙钛矿单晶的制备方法
CN112029494B (zh) 钙钛矿纳米材料、含有其的复合发光材料及其制备方法和应用
CN112029493B (zh) 一种复合发光材料、其制备方法及其应用
CN111020487B (zh) 一种取向可控的准一维结构材料的薄膜制备方法
CN110010769B (zh) 一种取向生长有机无机杂化钙钛矿薄膜的制备方法
CN105679880A (zh) 一种光解水用大面积钒酸铋薄膜的简易制备方法
CN106986373A (zh) 一种ZnO纳米棒的制备方法
CN114086126B (zh) 一种单晶太阳能电池薄膜材料及其制备方法
CN105779956A (zh) 一种两步法制备有机钙钛矿甲基胺基碘化铅薄膜的方法
CN107986795A (zh) 一种高纯氮氧化硅的制备方法
CN102330081A (zh) 一种溶剂热法制备Sm2O3 薄膜的方法
CN100572617C (zh) 钛酸镧单晶的生长技术
CN109913813B (zh) 一种外延取向铌酸锂薄膜及其制备方法
CN102390856B (zh) 一种低温制备高稳定性γ相纳米硫化镧粉体的方法
CN114873639B (zh) 一种Ba3Zr2S7薄膜及其制备方法和应用
CN112522776A (zh) 一种连续制备钙钛矿光伏单晶薄膜复合材料的方法
CN110172733B (zh) 一种高质量锡酸锌单晶薄膜及其制备方法
CN111041450A (zh) 一种碱辅助化学气相沉积生长大面积单层二硫化钨的制备方法
CN113584436B (zh) 一种基于非溶剂的钙钛矿薄膜、制备方法及应用
CN105603527B (zh) 一种氧化锌纳米单晶的制备方法
KR101335723B1 (ko) 수열 합성법과 플라즈마 표면 처리의 반복에 의한 나노 로드의 제조 방법, 이에 의하여 제조된 나노 로드 및 이를 포함하는 소자
CN111816770B (zh) 钙钛矿薄膜的制备方法、钙钛矿薄膜以及太阳能电池器件
CN111943649B (zh) 一种用于蒸镀的烧结体及其制备方法
CN110364418B (zh) 一种生长在SiO2衬底上的二维InGaS纳米材料及其制备方法
CN102992392B (zh) 一种钛酸锶空心纳米棒阵列的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant