一种致密CsPbBr制造技术

本发明专利技术属于氧气探测技术领域，具体涉及一种致密CsPbBr

A compact cspbbr

【技术实现步骤摘要】
一种致密CsPbBr3薄膜的制备方法及氧气传感应用
本专利技术属于氧气探测
，具体涉及一种致密CsPbBr3薄膜的制备方法及氧气传感应用。
技术介绍
氧气是大气中含量第二高的气体，氧气传感器在生物，医学，运输，农业，化学反应和环境监测等领域发挥着巨大的作用。随着科技的发展，各个领域对氧气传感器提出了更高的要求，包括工作温度，灵敏度，响应速度和重复性等。传统的氧气传感器是基于金属氧化物半导体和碳基材料等制备而成的，一般需要在500℃以上工作，并且面临着灵敏度低，响应速度慢和不可重复等困难。近年来，有机无机杂化钙钛矿材料在环境监测和气体探测等领域展现出广泛的应用前景。最近，PaoloSamorì组(M.-A.Stoeckel,M.Gobbi,S.Bonacchi,F.Liscio,L.Ferlauto,E.Orgiu,P.Samorì,Reversible,fast,andwide-rangeoxygensensorbasedonnanostructuredorganometalhalideperovskite.Adv.Mater.29,1702469,2017.)以及MariaAntoniettaLoi组(H.-H.Fang,S.Adjokatse,H.Wei,J.Yang,G.R.Blake,J.Huang,J.Even,M.A.Loi,Ultrahighsensitivityofmethylammoniumleadtribromideperovskitesinglecrystalstoenvironmentalgases.Sci.Adv.2,e1600534,2016.)分别报道了有机无机杂化钙钛矿薄膜(CH3NH3PbI3和CH3NH3PbBr3)用于室温下的氧气探测时具有很高的灵敏度，响应速度以及重复性。然而，有机无机杂化钙钛矿材料在无光照的黑暗条件下对氧气的响应微弱，在光照条件下又会与氧气发生不可逆的化学反应，造成材料的结构破坏和氧气传感器的失效。相比于有机无机杂化钙钛矿材料，纯无机钙钛矿CsPbBr3材料具有更高的环境稳定性，有望解决钙钛矿氧气传感器的稳定性问题。研究表明，CsPbBr3薄膜探测氧气的活性位点是位于晶界处的卤素空位缺陷，因此制备出具有较高晶界密度的致密CsPbBr3薄膜有利于实现高性能的氧气传感器。然而，CsBr在常规溶剂中较低的溶解度使得通过溶液法制备致密的CsPbBr3薄膜十分困难。通过溶液法在常规的玻璃和硅等基片上制备得到的CsPbBr3薄膜往往致密性较差，具有较多的孔洞和不连通区域，极大地限制了CsPbBr3薄膜在氧气传感器等电子器件中的应用。最近，HanweiGao课题组(Y.Ling,Y.Tian,X.Wang,J.C.Wang,J.M.Knox,F.P.-Orive,Y.Du,L.Tan,K.Hanson,B.Ma,H.Gao,EnhancedOpticalandElectricalPropertiesofPolymer-AssistedAll-InorganicPerovskitesforLight-EmittingDiodes.Adv.Mater.28,8983-8989,2016.)和Chi-ChingKuo课题组(L.Veeramuthu,F.-C.Liang,Z.-X.Zhang,C.-J.Cho,E.Ercan,C.-C.Chueh,W.-C.Chen,R.Borsali,C.-C.Kuo,ImprovingthePerformanceandStabilityofPerovskiteLight-EmittingDiodesbyaPolymericNanothickInterlayer-AssistedGrainControlProcess.ACSOmega5,8972-8981,2020.)分别报道了通过掺杂有机聚合物分子的方法可以提高CsPbBr3薄膜的致密性，HaiboZeng课题组(X.Li,D.Yu,F.Cao,Y.Gu,Y.Wei,Y.Wu,J.Song,H.Zeng,HealingAll-InorganicPerovskiteFilmsviaRecyclableDissolution-RecyrstallizationforCompactandSmoothCarrierChannelsofOptoelectronicDeviceswithHighStability.AdvancedFunctionalMaterials26,5903-5912,2016.)报道了通过有机溶剂多次清洗重结晶可以使原本不致密的CsPbBr3薄膜变得致密。然而，以上这些方法在提高致密性的同时也改变了CsPbBr3薄膜的结构和成分，不利于CsPbBr3薄膜基本物理化学特性的研究。通过溶液法在不改变结构与成分的前提下制备出致密的CsPbBr3薄膜仍然面临着巨大的挑战。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的首要目的是提供一种致密CsPbBr3薄膜的制备方法。本专利技术的第二个目的是提供采用上述制备方法得到的致密CsPbBr3薄膜在制备氧气传感器中的应用。本专利技术的第三个目的是提供一种CsPbBr3薄膜氧气传感器。本专利技术的第四个目的是提供上述的CsPbBr3薄膜氧气传感器的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：本专利技术提供一种致密CsPbBr3薄膜的制备方法，即将CsPbBr3薄膜制备在设置于基片上的Au薄膜上和/或Au薄膜边缘的基片上。优选的，所述基片为玻璃基片。当然，硅基片和涤纶树脂等其他材质的常规基片也同样适用于本专利技术。优选的，本专利技术是利用溶液旋涂法将CsPbBr3薄膜在制备设置于基片上的Au薄膜上和/或Au薄膜边缘的基片上。优选的，所述Au薄膜边缘的基片指Au薄膜边缘小于100μm范围内的基片；与Au薄膜上一样，此范围内制备得到的CsPbBr3薄膜同样致密且均匀，没有孔洞。优选的，上述的一种致密CsPbBr3薄膜的制备方法，具体包括以下步骤：S1、前驱体溶液的制备：将CsBr和PbBr2溶解到二甲基亚砜溶剂中，经加热搅拌均匀后得到前驱体溶液；S2、溶液旋涂：对前驱体溶液和设置有Au薄膜的基片进行预热后，将前驱体溶液旋涂在Au薄膜上和/或Au薄膜边缘的基片上得到湿膜样品；S3、退火处理：湿膜样品经退火后得到致密CsPbBr3薄膜。优选的，在步骤S1中，CsBr和PbBr2的物质的量比为1:(0.9-1.1)，前驱体溶液的质量百分比浓度为15-25％。更优选的，CsBr和PbBr2的物质的量比为1:0.95，前驱体溶液的质量百分比浓度为20％，加热的温度为120℃。优选的，在步骤S2中，旋涂的转速为1500-2500r/min，旋涂的时间为30-90s，CsPbBr3薄膜的厚度为150-250nm。优选的，在步骤S3中，退火的温度为130℃，退火的时间为30min。优选的，在步骤S2中，预热的温度为65℃，预热的时间为15min本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种致密CsPbBr

【技术特征摘要】
1.一种致密CsPbBr3薄膜的制备方法，其特征在于，将CsPbBr3薄膜制备在设置于基片上的Au薄膜上和/或Au薄膜边缘的基片上。


2.根据权利要求1所述的一种致密CsPbBr3薄膜的制备方法，其特征在于，所述Au薄膜边缘的基片指Au薄膜边缘小于100μm范围内的基片。


3.根据权利要求2所述的一种致密CsPbBr3薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、前驱体溶液的制备：将CsBr和PbBr2溶解到二甲基亚砜溶剂中，经加热搅拌均匀后得到前驱体溶液；
S2、溶液旋涂：对前驱体溶液和设置有Au薄膜的基片进行预热后，将前驱体溶液旋涂在Au薄膜上和/或Au薄膜边缘的基片上得到湿膜样品；
S3、退火处理：湿膜样品经退火后得到致密CsPbBr3薄膜。


4.根据权利要求3所述的一种致密CsPbBr3薄膜的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，CsBr和PbBr2的物质的量比为1:(0.9-1.1)，前驱体溶液的质量百分比浓度为15-25％。


5.采用权利要求1-4任一项所述的制备方法得到的致密CsPbBr3薄膜在制备氧气传感器中的应用。

【专利技术属性】
技术研发人员：朱文鹏，邢未未，熊伟明，郑跃，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44