System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种二维钙钛矿单晶及其制备方法、X射线探测器技术_技高网

一种二维钙钛矿单晶及其制备方法、X射线探测器技术

技术编号:44444307 阅读:0 留言:0更新日期:2025-02-28 18:51
本发明专利技术提供了一种二维钙钛矿单晶及其制备方法、X射线探测器。所述二维钙钛矿单晶的制备方法包括:S1、采用氢卤酸,对小有机分子进行改性,得到改性后的分子;S2、将改性后的分子、卤化铅加入到前驱体溶剂中,得到前驱体溶液;S3、对前驱体溶液进行结晶,得到二维钙钛矿单晶,以此单晶为基础材料制备X射线探测器。采用本发明专利技术制备方法得到的二维钙钛矿单晶,由于改性有机分子作为有机间隔阳离子,可以增强偶极矩,增强的偶极矩可以诱导局域电场;有机间隔层的强偶极子可以阻止离子迁移,而诱导的局域电场可以促进载流子分离,同时提高钙钛矿器件工作稳定性和电学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种二维钙钛矿单晶及其制备方法,以及包括二维钙钛矿单晶的x射线探测器。


技术介绍

1、具有大半径阳离子的二维杂化钙钛矿因为具有良好的光电性能、低检测限和优异的环境稳定性的特性,被认为是光电子学中有前途的候选材料。由于钙钛矿拥有层状pbx62-八面体和有机间隔物组成的本征量子阱结构,导致电学性能相对较差,并且具有严重的载流子复合。目前,大多数人关于改善二维杂化钙钛矿的工作都集中在量子阱工程上,通过减少有机层厚度或增加pbx62-八面体网络的层厚度来提高光电性能。然而,这种方法在大多数情况下会削弱结构稳定性,并导致严重的离子迁移,这将导致器件稳定性的下降。因此,需要研究出一种既能提升钙钛矿的光电性能,同时维持其稳定性的方法。

2、一方面,通过在增加八面体网络层厚度的过程中,为了维持结构稳定要加入cs+、ma+等小分子。但是,上述的小分子在钙钛矿中更容易迁移,导致严重的离子迁移;同时钙钛矿容易出现相偏析的情况,导致材料化学稳定性减弱。另一方面,减少有机层厚度过程中,也是通过使用较小尺寸分子作为有机分子,然而也会发生上述问题,造成钙钛矿稳定性下降的情况。

3、综上,目前尚未研究出在提升二维钙钛矿光电性能的同时能阻止离子迁移,提高材料化学稳定性的方法。


技术实现思路

1、本专利技术旨在解决二维钙钛矿量子阱工程提升光电性能时化学稳定性变差和离子迁移严重的问题,提出了一种二维钙钛矿单晶及其制备方法、x射线探测器。

2、本专利技术的技术方法如下:</p>

3、一种二维钙钛矿单晶的制备方法,所述制备方法包括:s1、采用氢卤酸,对小有机分子进行改性,得到改性后的分子;s2、将改性后的分子、卤化铅加入到前驱体溶剂中,得到前驱体溶液;s3、对前驱体溶液进行结晶,得到二维钙钛矿单晶,以此单晶为基础材料制备射线探测器。

4、可选地,所述小有机分子包括乙胺、甲胺、甲脒、二甲胺、胍、丙胺中的一种或多种。

5、可选地,所述s1步骤中的氢卤酸包括氢氟酸、盐酸、氢溴酸、氢碘酸中的一种或多种;s2步骤中的前驱体溶剂包括氢溴酸、氢碘酸、盐酸、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯中的一种或多种;s2步骤中的卤化铅包括氯化铅、碘化铅、溴化铅中的一种或多种。

6、可选地,所述氢卤酸与小有机分子的摩尔比例为1-3:1;所述改性后的分子、卤化铅、前驱体溶剂的比例为1-10g:1-5g:10-20ml。

7、可选地,所述s1步骤包括:小有机分子中氢被卤素取代。

8、可选地,所述s2步骤中,升温的温度为40-70℃,保温的时间为12-24h。

9、可选地,所述结晶的步骤包括:将前驱体溶液保温一段时间,再降温至40℃-室温;其中,保温的温度为35-70℃,保温的时间为20-24h,降温的速率为0.4-3℃/24h。

10、本专利技术还提供一种二维钙钛矿单晶,所述二维钙钛矿单晶由上述的二维钙钛矿单晶的制备方法得到。

11、所述二维钙钛矿单晶中相邻无机层之间的距离为二维钙钛矿单晶具有非零极化强度,二维钙钛矿单晶的离子激活能在平面内方向或外方向均大于0.7ev。

12、本专利技术还提供一种x射线探测器,所述x射线探测器包括上述的二维钙钛矿单晶。

13、本专利技术的有益效果是:

14、(1)采用本专利技术制备方法得到的二维钙钛矿单晶,由于改性有机分子作为有机间隔阳离子,可以增强偶极矩,增强的偶极矩可以诱导局域电场;有机间隔层的强偶极子可以阻止离子迁移,而诱导的局域电场可以促进载流子分离,同时提高钙钛矿器件工作稳定性和电学性能。

15、(2)本专利技术通过降温结晶法,从而制得具有二维层状结构的单晶,该方法简单高效环保,适用于大规模工业化生产的作用。

16、(3)本专利技术提供的二维钙钛矿单晶在作为x射线探测器时,该单晶的x射线探测灵敏度和探测下限在二维钙钛矿中都处于领先水平,其暗电流漂移3.6×10-8nacm-1s-1v-1是二维rp钙钛矿中的最低值。x射线探测器的响应信号稳定性好,长期辐照响应电流几乎没有下降。

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【技术保护点】

1.一种二维钙钛矿单晶的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述小有机分子包括乙胺、甲胺、甲脒、二甲胺、胍、丙胺中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述S1步骤中的氢卤酸包括氢氟酸、盐酸、氢溴酸、氢碘酸中的一种或多种;

4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述氢卤酸与小有机分子的摩尔比例为1-3:1;

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述S1步骤包括:小有机分子中氢被卤素取代。

6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述S2步骤中,升温的温度为40-70℃,保温的时间为12-24h。

7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述结晶的步骤包括:

8.一种二维钙钛矿单晶,其特征在于,所述二维钙钛矿单晶由权利要求1-7任一项所述的二维钙钛矿单晶的制备方法得到。

9.根据权利要求8所述的二维钙钛矿单晶,其特征在于,所述二维钙钛矿单晶中相邻无机层之间的距离为二维钙钛矿单晶的离子激活能在平面内方向或外方向均大于0.7eV。

10.一种X射线探测器,其特征在于,所述X射线探测器包括权利要求8或9中的二维钙钛矿单晶。

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【技术特征摘要】

1.一种二维钙钛矿单晶的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述小有机分子包括乙胺、甲胺、甲脒、二甲胺、胍、丙胺中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述s1步骤中的氢卤酸包括氢氟酸、盐酸、氢溴酸、氢碘酸中的一种或多种;

4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述氢卤酸与小有机分子的摩尔比例为1-3:1;

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述s1步骤包括:小有机分子中氢被卤素取代。

6.根据权利要求1所述的制...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵一英李海宾蒋伟赵莹莹
申请(专利权)人:中国工程物理研究院材料研究所
类型:发明
国别省市:

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