CN113716603A - 一种三维钙钛矿的降维方法 - Google Patents

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白雪
胡强
高旭鹏
武振楠
张宇
陆敏
于伟泳
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Jilin University
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    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明适用于半导体技术领域，提供了一种三维钙钛矿的降维方法，包括以下步骤：S1：前驱体溶液的制备，将一定量的十八烯、油酸以及碳酸铯放在三颈瓶A中，其次在惰性气体氛围下对位于三颈瓶A中的混合物进行加热，得到澄清液体；S2：将溴化铅、溴化镁、油酸以及油胺加入装有十八烯的三颈瓶B中，其次对三颈瓶B进行抽气，并在惰性气体氛围下对位于三颈瓶B中的混合物进行加热，得到混合溶液A；S3：将前驱体溶液注入混合溶液A中进行加热，得到混合溶液B，混合溶液B冰水浴后得到降维后的钙钛矿。本发明利用热注入合成法，通过金属离子表面调控胶体合成动力学过程，制备高效的准二维钙钛矿，实现了三维钙钛矿的降维工程。

Description

一种三维钙钛矿的降维方法
技术领域
本发明属于半导体技术领域，尤其涉及一种三维钙钛矿的降维方法。
背景技术
金属卤化物钙钛矿由于其化学组成和晶体结构的可调性以及相应的物理和光电性质的可调性，成为近年来的研究热点之一，通过在钙钛矿结构中引入适当的化学成分，根据金属卤化物八面体单元的空间排序和连接不同，金属卤化物钙钛矿分为三维、二维、一维和零维钙钛矿。
传统的准二维钙钛矿的合成方法非常局限，基本采用液相结晶法制备钙钛矿体材料和旋涂法制备钙钛矿薄膜的方式，实现将三维钙钛矿向准二维钙钛矿的转变。
传统的结晶法依赖于热浓溶液的缓慢冷却或溶剂的快速蒸发，这使得在纳米尺度下调控材料的形貌、尺寸以及化学组分非常困难。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种三维钙钛矿的降维方法，旨在解决传统的结晶法依赖于热浓溶液的缓慢冷却或溶剂的快速蒸发，这使得在纳米尺度下调控材料的形貌、尺寸以及化学组分非常困难的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种三维钙钛矿的降维方法，包括以下步骤：
S1：前驱体溶液的制备：
首先将一定量的十八烯、油酸以及碳酸铯放在三颈瓶A中，并在三颈瓶中通入惰性气体，其次将十八烯、油酸以及碳酸铯混合物搅拌加热至120℃，直至混合物溶解为澄清液体(前驱体溶液)；
S2：将溴化铅、溴化镁、油酸以及油胺加入装有十八烯的三颈瓶B中，然后进行对三颈瓶B进行抽气，其次将惰性气体通入三颈瓶B中，并将位于三颈瓶B中的溴化铅、溴化镁、油酸、油胺以及十八烯的混合物搅拌加热至120℃，得到混合溶液A；
S3：将混合溶液A升温至185℃，驱一定量的前驱体溶液注入装有混合溶液A的三颈瓶B中得到混合溶液B；
S4：首先在注入前驱体溶液5s后，快速对混合溶液B进行降温冷却，其次将混合溶液B离心分散到非极性溶剂中。
在上述技术方案的基础上，本发明还提供以下可选技术方案：
进一步的技术方案：所述S1中，十八烯与油酸的体积比为10：1，碳酸铯的浓度为0.04g/ml。
进一步的技术方案：所述S1与S2中所述通入的惰性气体为氮气。
进一步的技术方案：所述S2中，十八烯、油酸和油胺的体积比为10：1：1，溴化镁与溴化铅的摩尔比为0～2：1。
进一步的技术方案：所述S3中，前驱体溶液与混合溶液A的体积比为1：10。
进一步的技术方案：所述S4中，混合溶液B的离心转速为5000～10000r/m。
进一步的技术方案：所述非极性溶剂为甲苯。
本发明实施例提供的一种三维钙钛矿的降维方法，采用热注入法将溴化铅和溴化镁充分溶解在混有表面活性剂(油酸和油胺)的十八烯溶剂中，让铅原子、镁原子以及溴原子充分与表面活性剂(油酸和油胺)接触，在一定温度下反应一段时间后，注入前驱体铯源，在镁离子的调控下，实现三维钙钛矿向准二维钙钛矿的转变，且可通过调节溴化镁的量来改变配体吸附的数量和排列方式。
附图说明
图1为本发明中引入高倍量溴化镁的准二维钙钛矿的形貌图。
图2为本发明中准二维钙钛矿的X射线衍射图。
图3为本发明中添加溴化镁后三维钙钛矿转变为准二维钙钛矿的紫外-可见光吸收图。
图4为本发明中三维钙钛矿与准二维钙钛矿光致发光峰位与荧光量子效率对比图。
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。
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
S1：将2.5ml油酸、30ml十八烯以及0.814g的碳酸铯放入100ml的三颈瓶A中；
S2：对装有油酸、十八烯以及碳酸铯混合物的三颈瓶A抽真空1小时；
S3：将油酸、十八烯以及碳酸铯混合物在150℃的氮气氛围下保持3小时，直至油酸、十八烯以及碳酸铯混合物形成澄清的前驱体溶液；
S4：将0.138g溴化铅、0.069g溴化镁、1ml油胺、1ml油酸以及10ml十八烯装入100ml的三颈瓶B中；
S5：将三颈瓶B抽为真空，使溴化铅、溴化镁、油胺、油酸以及十八烯的混合物在真空状态下升温至120℃，并保持此状态1小时，得到混合溶液A；
S6：将120℃的混合溶液A快速升温至185℃，并向其中注射1ml前驱体溶液，得到混合溶液B；
S7：混合溶液B反应5s后，迅速进行冰水浴淬灭反应，然后进行离心提纯。
实施例2
采用实施例1相同工艺，区别在于将实施例1的步骤2中的溴化镁的量改为0.104g，其他条件保持一致。
实施例3
采用实施例1相同工艺，区别在于将实施例1的步骤2中的溴化镁的量改为0.138g，其他条件保持一致。
实施例4
采用实施例1相同工艺，区别在于将实施例1的步骤2中不加入溴化镁，其他条件保持一致。
通过调节添加的溴化镁的量可以看出，引入高倍量的溴化镁可以促进三维钙钛矿量子点向准二维钙钛矿的转变，最终得到均一的准二维钙钛矿。通过实验证明对比图1(a～d)，可以看出添加溴化镁量为(2：1)时，得到降维后的准二维钙钛矿形貌尺寸更均一；其次通过实验证明，通过添加溴化镁获得的准二维钙钛矿的相对稳定性好，X射线衍射峰呈现有规律的周期性衍射峰(如图2)，而添加溴化镁后，三维钙钛矿的吸收峰逐渐消失，准二维钙钛矿的两个吸收峰出现(如图3)，相对于降维前的三维钙钛矿量子点的绿光发射，降维后的准二维钙钛矿呈现深蓝光发射，并且保持较高的量子效率(如图4)。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种三维钙钛矿的降维方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：前驱体溶液的制备：
首先将一定量的十八烯、油酸以及碳酸铯放在三颈瓶A中，并在三颈瓶中通入惰性气体，其次将十八烯、油酸以及碳酸铯混合物搅拌加热至120℃，直至混合物溶解为澄清液体；
S2：首先将溴化铅、溴化镁、油酸以及油胺加入装有十八烯的三颈瓶B中，并对三颈瓶B进行抽气，其次将惰性气体通入三颈瓶B中，并将位于三颈瓶B中的溴化铅、溴化镁、油酸、油胺以及十八烯的混合物搅拌加热至120℃，得到混合溶液A；
S3：将混合溶液A升温至185℃，取一定量的前驱体溶液注入装有混合溶液A的三颈瓶B中得到混合溶液B；
S4：首先在注入前驱体溶液5s后，快速对混合溶液B进行降温冷却，其次将混合溶液B离心分散到非极性溶剂中。
2.根据权利要求1所述的三维钙钛矿的降维方法，其特征在于，所述S1中，十八烯与油酸的体积比为10：1，碳酸铯的浓度为0.04g/ml。
3.根据权利要求1所述的三维钙钛矿的降维方法，其特征在于，所述S1与S2中所述通入的惰性气体为氮气。
4.根据权利要求1所述的三维钙钛矿的降维方法，其特征在于，所述S2中，十八烯、油酸和油胺的体积比为10：1：1，溴化镁与溴化铅的摩尔比为0～2：1。
5.根据权利要求1所述的三维钙钛矿的降维方法，其特征在于，所述S3中，前驱体溶液与混合溶液A的体积比为1：10。
6.根据权利要求1所述的三维钙钛矿的降维方法，其特征在于，所述S4中，混合溶液B的离心转速为5000～10000r/m。
7.根据权利要求6所述的三维钙钛矿的降维方法，其特征在于，所述非极性溶剂为甲苯。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109810704A (zh) * 2019-04-09 2019-05-28 厦门大学 一种钙钛矿纳米片材料及其制备方法和应用
CN112126424A (zh) * 2019-06-25 2020-12-25 纳晶科技股份有限公司 钙钛矿纳米材料、其制备方法及含有其的光电器件

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