本发明专利技术公开了一种CsPbBr<subgt;3</subgt;晶片及其制备方法和用途，制备方法包括以下步骤：将PbBr<subgt;2</subgt;和CsBr通过机械研磨得到CsPbBr<subgt;3</subgt;粉末；将CsPbBr<subgt;3</subgt;粉末溶解于有机溶剂中；进行反溶剂析出得到CsPbBr<subgt;3</subgt;粉末；压片；退火处理。本发明专利技术在机械研磨获得大量CsPbBr<subgt;3</subgt;钙钛矿粉体的基础上，引入溶剂化处理，一方面促进缺陷密度较高的钙钛矿微晶进行再生长，另一方面部分有机溶剂与CsPbBr<subgt;3</subgt;形成络合物，促进退火过程中的重结晶，有效提升晶片的结晶度，并修饰缺陷，同时降低器件暗电流、提升器件老化稳定性和载流子传输性能。具有良好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钙钛矿x射线探测，尤其涉及一种cspbbr3晶片及其制备方法和用途。
技术介绍
1、x射线检测广泛应用于医学诊断、工业无损检测、安全监控、核反应监测等领域。为了减少高剂量x射线所带来的辐射损伤，目前对x射线探测器提出了更高的灵敏度和更低的检测限的要求。最常见的直接x射线转换半导体材料是非晶硒，但受限于其较差的电荷传输性能和x射线吸收能力，其灵敏度很难实现小辐射剂量下的精准成像。而对于cd(zn)te的实际应用则被其高成本和小晶体尺寸严重制约。
2、近些年，金属卤化物钙钛矿凭借其大x射线衰减系数、高载流子迁移率、长载流子寿命和低缺陷密度而成为高能x射线检测的潜力材料。cspbbr3单晶已被证明具有优异的探测性能，但其生长费时，且尺寸小，难以进行大面积探测成像通过溶液法制备钙钛矿膜进行探测器的制备是目前较为常用的方法，但全无机材料在溶液中的溶解度差，厚膜制备较为受限。。为了有效吸收x射线能量，钙钛矿的厚度往往需要达到几百微米。针对这些问题，文献nature photon 2017,11,436–440中提出一种简单的压片工艺，通过压制毫米级的mapbi3晶片用于x射线探测制备，但全无机钙钛矿在此方面的研究还较为匮乏。相比于太阳能电池和led等薄膜器件，x射线探测器的制备往往需要消耗更大量的原料。干法球磨相比于溶液法而言更有利于宏量制备钙钛矿粉体，但其产物存在形貌不可控、缺陷多、稳定性差等问题。目前相关专利中，主要是对x射线探测的器件进行结构设计，尚无针对该应用进行材料性能提升和大规模的制备的研究。
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p>3、综上所述，为了进一步促进钙钛矿材料在x射线探测器领域的应用，需要在大规模制备钙钛矿粉体原料的同时提升其晶体质量，用以制备高性能x射线探测器。
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本专利技术提供的一种cspbbr3晶片及其制备方法和在制备x射线探测器中的用途。本专利技术在通过机械研磨获得大量钙钛矿粉体的基础上，引入混合溶剂对高缺陷、形貌不均匀的钙钛矿微晶进行溶剂化处理，并用于制备x射线探测器。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、一方面，本专利技术提供一种cspbbr3晶片的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤一，将pbbr2和csbr通过机械研磨得到cspbbr3粉末；
5、步骤二，将步骤一得到的cspbbr3粉末溶解于有机溶剂中；
6、步骤三，对步骤二得到的溶液进行反溶剂析出得到cspbbr3粉末；
7、步骤四，将步骤三得到的cspbbr3粉末进行压片；
8、步骤五，对步骤四得到的晶片进行退火处理。
9、作为优选地实施方式，步骤一中，pbbr2和csbr的摩尔比值为0.5～2：1。
10、作为优选地实施方式，所述机械研磨为球磨；
11、优选地，所述球磨的球料比值为1～5：1，所述球磨的转速为200～1000rpm，所述球磨的时间为1～6h；
12、优选地，所述球磨的球料比为1：3，所述球磨的转速为400rpm，所述球磨的时间为2h。
13、作为优选地实施方式，步骤二中，所述有机溶剂为二甲基亚砜(dmso)、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)或二甲基亚砜(dmso)和n,n-二甲基甲酰胺(dmf)的混合溶剂；
14、在本专利技术的技术方案中，所述有机溶剂的用量盖过cspbbr3粉末即可，溶解时间约为10～60分钟，其中，二甲基亚砜(dmso)和n,n-二甲基甲酰胺(dmf)的混合溶剂中，dmso的占比越高，对cspbbr3钙钛矿微晶的再生长效果越好，dmso与dmf的体积比为1：1时，所获得的cspbbr3钙钛矿微晶即具有明显的方块状。
15、作为优选地实施方式，步骤三中，所述反溶剂析出所用的溶剂选自异丙醇(ipa)、丙酮、甲苯、氯苯和乙醚中的至少一种；
16、在某些具体的实施方式中，所述反溶剂析出后还包括离心、干燥。
17、作为优选地实施方式，步骤四中，所述压片为高温高压下的压片；
18、优选地，所述高压为5～20mpa；
19、优选地，所述高温为80～150℃；
20、优选地，所述压片的压力为10mpa，温度100℃时，所获得的晶片具有较好的表面形貌；
21、在本专利技术的技术方案中，可以通过选择不同尺寸的模具和改变粉末的质量，获得尺寸和厚度可控的晶片；以模具尺寸为10mm*10mm为例，称取180mg～300mg的上述粉末，可以通过压片获得500um～1mm厚的晶片。
22、作为优选地实施方式，步骤五中，所述退火的温度为120～200℃；所述退火的时间为30min～2h，确保残留的溶剂已经全部挥发。
23、又一方面，本专利技术提供上述制备方法得到的cspbbr3晶片。
24、又一方面，本专利技术提供上述制备方法或上述cspbbr3晶片在制备x射线探测器中的应用。
25、在某些具体的实施方式中，所述制备x射线探测器包括在所述cspbbr3晶片上制备电极或制备传输层和电极的步骤；
26、其中，所述x射线探测器：①为包括活性层、传输层和电极的p-i-n型或n-i-p型光敏二极管型器件，其中，cspbbr3晶片作为活性层材料；或，②包括活性层和电极，其中，cspbbr3晶片作为活性层材料；
27、所述传输层的材料为本领域常用的传输层材料，如c60、bcp、pcbm、poly-tpd、pedot:pss、niox、ptaa、tapc、p3ht、tiox、moox、moo3、v2o5、wo3等材料中的一种材料或由其构成的多层结构，厚度可为1nm～100nm；
28、所述电极的材料为本领域常规的电极材料，如cu、ag、au、al、cr等金属电极或碳电极，厚度为50～200nm。
29、上述技术方案具有如下优点或者有益效果：
30、本专利技术提供的制备方法在机械研磨获得大量cspbbr3钙钛矿粉体的基础上，引入溶剂化处理，一方面可以促进缺陷密度较高的钙钛矿微晶进行再生长，提高微晶的结晶度、降低缺陷密度、提高空气稳定性；另一方面，部分有机溶剂与cspbbr3钙钛矿形成络合物，在低温退火的过程中促进重结晶，进一步促进晶片表面晶界融合、提高电荷传输性能、降低暗电流，从而可以用于制备高效x射线探测器。
31、相对于现有技术，本专利技术具备以下优点：
32、1.通过引入有机溶剂进行溶剂化处理，可有效促进cspbbr3的再生长，由缺陷密度高、形状不规则的微晶生长为结晶质量高的方块状微砖；
33、2.溶剂化处理的过程中，由于dmso对pbbr2较好的溶解性及亲和力，少量的dmso吸附在了cspbbr3粉体中，形成cspbbr3-dmso络合物；低温下加热(小于等于150℃)，cspbbr3-dmso中dmso挥发，促进晶界融合，降低缺陷，提高电荷传输性能，本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种CsPbBr3晶片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中，PbBr2和CsBr的摩尔比值为0.5～2：1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述机械研磨为球磨；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述有机溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺的混合溶剂。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述反溶剂析出所用的溶剂选自异丙醇、丙酮、甲苯、氯苯和乙醚中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述压片为高温高压下的压片；
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述高压为10MPa，所述高温为100℃。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤五中，所述退火的温度为120～200℃；所述退火的时间为30min～2h。
9.权利要求1-8任一所述的制备方法得到的CsPbBr3晶片。p>
10.权利要求1-8任一所述的制备方法或权利要求9所述的CsPbBr3晶片在制备X射线探测器中的应用。
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【技术特征摘要】
1.一种cspbbr3晶片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中，pbbr2和csbr的摩尔比值为0.5～2：1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述机械研磨为球磨；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述有机溶剂为二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜和n,n-二甲基甲酰胺的混合溶剂。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述反溶剂析出所用的溶剂选自异丙醇、丙酮、甲苯、氯...
【专利技术属性】
技术研发人员：喻学锋，史桐雨，刘延亮，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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