PbCl制造技术

钙钛矿材料中载流子迁移率，寿命和扩散长度是直接影响其在光伏产业应用关键制约因素。钙钛矿材料中存在缺陷是降低光电性能的一个重要因素。因此，明确缺陷密度与载流子迁移率，载流子寿命和载流子扩散长度之间的关系至关重要。本文通过使用不同量的PbCl

【技术实现步骤摘要】
PbCl2掺杂的CH3NH3PbBr3微米单晶的合成方法
本文专利技术了利用离子掺杂优化生长CH3NH3PbBr3微米单晶的方法技术背景有机无机杂化钙钛矿以其高光电转换效率，高荧光量子效率和制备简单原料廉价近年来备受瞩目。找出制约钙钛矿材料的关键因素是优化改善基于钙钛矿材料的光电器件的必经之路。光生载流子寿命，载流子迁移率和扩散距离是衡量材料的重要光物理性质。目前有文章报道缺陷是导致基于钙钛矿材料光电器件性能差的主要因素。因此确定缺陷密度和载流子寿命，载流子迁移率和扩散长度的关系对优化钙钛矿材料举足轻重。目前微波导电和太赫兹瞬态测量证明CH3NH3PbI3中电荷迁移率与温度的关系正比于T-3/2，说明材料中的电荷主要受声子散射。但是在众多测量载流子迁移率的方法中，都没有明确载流子迁移率与缺陷密度的关系。在本文中，我们采用自搭建时间分辨荧光扫面成像系统，定量测量在不同掺杂浓度的CH3NH3PbBr3微米单晶中载流子的扩散系数，寿命和扩散长度，我们发现通过掺杂可以使得单晶中载流子寿命从17ns增加到1μs，缺陷密度降低两个数量级。但是不同掺杂的样品中载流子的扩散系数却相同。由此我们证明在钙钛矿材料中缺陷密度只影响载流子的寿命，不影响其扩散系数。在优化基于钙钛矿材料的光电器件的过程中，降低缺陷密度是优化的关键步骤。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术，提出通过不同浓度PbCl2掺杂，优化生长CH3NH3PbBr3微米单晶的方法。通过优化将其载流子寿命提高两个数量级，缺陷降低两个数量级。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：不同PbCl2掺杂优化CH3NH3PbBr3微米单晶，其特征在于包括有以下依次步骤：1)按照PbCl2和PbAc2摩尔比控制在0-9之间，溶于二甲亚砜(DMSO)中，保证Pb+的浓度为100-300mgmL-1。溶解后，将其30-100μL的溶液均匀的旋涂于干净的玻璃片表面，置于60℃的热台蒸发溶剂，然后冷却至室温。2)将自合成测CH3NH3Br3溶于异丙醇(IPA)中，浓度为2-15mgmL-1。3)将1)中的制备的玻璃片，放在到2)中的溶液中，涂有PbCl2和PbAc2的一面向下浸泡在2)溶液中，静止18-54小时。4)用异丙醇冲洗掉玻璃片上残存的甲胺盐，并用干燥N2吹干样品，即可得到CH3NH3Br3微米单晶。按上述方案，步骤1)所述的PbCl2和PbAc2的摩尔比0-9之间；按上述方案，步骤1)所述的Pb+的浓度为100-300mgmL-1；按上述方案，步骤1)所述的取溶液的量为30-100μL；按上述方案，步骤2)所述CH3NH3Br的浓度为2-15mgmL-1；按上述方案，步骤3)所述涂有PbAc2和PbCl2的面向下放入溶液中；按上述方案，步骤3)所述反应时间为18-54h；CH3NH3PbBr3微米单晶的荧光特性，通过荧光发射谱表征。实验过程如下：将生长在玻璃片上的微米单晶转移到载玻片上，用超连续白光激光器(SC400-PP,Fianium,UK)作为激发光源，泵浦光选为450nm激发样品，用光谱仪(SpectraPro-2300i,ActonResearchCo.,USA)收集荧光光谱。荧光寿命和载流子扩散系数通过实验室自行搭建的时间相关单光子计数(TCSPC)系统进行测试。在进行寿命测量时，采用宽场激发的方式，使得整个样品都被激发。在测量载流子扩散系数时，采用定点激发的方式，只激发样品的某一小部分。CH3NH3PbBr3微米单晶的光致激光特性，通过发射谱来表征。实验过程如下；将生长在玻璃片上的微米单晶转移到载玻片上，用400nm飞秒光(35fs,1kHzrepetitionrate)来泵浦，光谱仪(SpectraPro-2300i,ActonResearchCo.,USA)收集发射光谱。本专利技术的有益效果在于：通过简单的离子掺杂技术，显著的改善的单晶的质量，这与其他修饰方法都要简单易行。本实验有力证明了缺陷影响载流子的寿命，但不影响载流子的迁移率，为钙钛矿光电器件的优化提供了方向。附图说明图1为实施例1中不同PbCl2掺杂浓度CH3NH3PbBr3微米单晶的明场成像。图2为实施例1中不同PbCl2掺杂浓度CH3NH3PbBr3微米单晶的荧光光谱。图3为实施例1中不同PbCl2掺杂浓度CH3NH3PbBr3微米单晶的荧光成像。图4为实施例1中不同PbCl2掺杂浓度CH3NH3PbBr3微米单晶的荧光寿命。图5为实施例1中CH3NH3PbBr3微米片和微米棒扩散系数的测量。图6为实施例1中不同PbCl2掺杂浓度CH3NH3PbBr3微米单晶荧光寿命和扩散系数的统计图。图7为实施例1中不同PbCl2掺杂浓度CH3NH3PbBr3微米单晶缺陷密度与荧光寿命，扩散系数的关系。图8为实施例1中两种不同PbCl2掺杂浓度CH3NH3PbBr3微米单晶的光致激光。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步详细的说明，但是此说明不会构成对本专利技术的限制。实施例1：不同PbCl2掺杂比例CH3NH3PbBr3微米单晶的合成方法如下：1)PbCl2和PbAc2以摩尔比为0:1,1:9,1:4,1:2,2:1,4:1,9:1溶于二甲亚砜(DMSO)中，保证Pb+的浓度为200mgmL-1，将50μL溶液均匀的旋涂于干净面积为1-2cm2玻璃片表面。置于60℃加热台蒸发30min至溶剂蒸发完全，然后冷却至室温。2)CH3NH3Br溶于异丙醇(IPA)中，浓度为5mgmL-1；3)将步骤1)中准备的基底玻璃片浸泡到2)中的溶液中，涂有PbCl2和PbAc2的一面向下，静止24h；4)用异丙醇冲洗样品，然后用N2吹干，得到CH3NH3PbBr3微米单晶。图1是不同PbCl2掺杂比例CH3NH3PbBr3微米单晶的明场成像。将生长在玻璃片上大量的微米单晶转移至0.17mm厚的载玻片上，置于显微镜上，用100X物镜观察样品，用CCD成像。图a-g分别是掺杂浓度为0:1,1:9,1:4,1:2,2:1,4:1,9:1合成的单晶的明场成像，由图可以看出随着PbCl2掺杂量的增加，单晶尺寸逐渐变小，在无PbCl2的情况下，微米片单晶长度10-200μm,宽度5-20μm,厚度为200nm-1μm,微米棒单晶长度为10-100μm，直径约为1μm。在掺杂浓度比为9:1时，微米片单晶长和宽约为1-10μm，厚度为200nm-1μm。微米棒单晶长度约为1-10μm，直径约为200nm。说明PbCl2掺使得单晶生长变缓，从而使得单晶中缺陷降低。图2是不同PbCl2掺杂比例CH3NH3PbBr3微米单晶的荧光光谱。在450nm激光的激发下掺杂比例为0:1,1:9,1:4,1:2,2:1,4:1的微米单晶光谱中心波长在545nm附近，只有当掺杂比例达到9:1时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.PbCl

【技术特征摘要】
1.PbCl2掺杂的CH3NH3PbBr3的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将不同摩尔比的PbCl2和PbAC2溶于二甲亚砜(DMSO)溶剂中，PbCl2和PbAC2摩尔比控制在0-9之间，保证Pb+的浓度为100-300mgmL-1；将30-100μL溶液均匀的旋涂于清洗干净的面积在1-2cm2的玻璃片表面，蒸干；然后冷却至室温；
2)将CH3NH3Br溶于异丙醇(IPA)中，浓度为2-15mgmL-1；
3)将1)中的涂有PbCl2和PbAC2的玻璃片放置于2)中的溶液中，保证涂有PbCl2和PbAC2的一面向下，静置18-54小时后用异丙醇清洗样品，用干燥N2吹干，得到掺杂的CH3NH3PbBr3微米棒单晶和微米片单晶。


2.根据权利要求1所述的掺杂的CH3NH3PbBr3微米棒单晶和微米片单晶生长方法，其特征在于：步骤1...

【专利技术属性】
技术研发人员：金盛烨，赵春一，田文明，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21