[发明专利]一种有机无机杂化钙钛矿半导体材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种有机无机杂化钙钛矿半导体材料及其制备方法，制备方法包括：将(A1)_x(A2)_1‑xB(X1)_y(X2)_3‑y溶解在有机溶剂中，得到钙钛矿前驱体溶液，其中，0≤x≤1，0≤y≤3，A1为一价有机阳离子或一价无机阳离子，A2为一价有机阳离子或一价无机阳离子，B为二价金属阳离子，X1为一价阴离子，X2为一价阴离子；向钙钛矿前驱体溶液中加入体积百分比为10％～50％的助溶剂，经过退火得到有机无机杂化钙钛矿半导体材料。本发明通过在钙钛矿前驱液中添加助溶剂，大幅度地提升了钙钛矿材料在溶剂中的溶解度，在制备钙钛矿材料的过程中，有效减少了溶剂的使用量，同时本发明公开的方法所制备的钙钛矿材料还具有缺陷态密度小，荧光寿命长的优点。

技术领域

本发明属于光电功能材料技术领域，更具体地，涉及一种有机无机杂化钙钛矿半导体材料及其制备方法。

背景技术

钙钛矿材料ABX₃(如CH₃NH₃PbI₃)作为一种光电性能优良的材料，高的光电转换效率，具有ABX₃结构的钙钛矿材料具有其特有的晶体结构，同时也表现出优异的性能。例如，这类材料有很高的载流子迁移率，高的空穴率，高的摩尔消光系数，良好的两极电荷传输性，小的激子束缚能和可调的带隙，在300nm～800nm的范围内有很强的吸收。此外，电子与空穴等在ABX₃钙钛矿材料中的寿命较长，载流子扩散长度达到100nm，使得电荷分离更加容易。因此，上述钙钛矿材料作为光电功能材料在诸如太阳能电池、光探测器等电子器件中等领域已经开始被广泛地研究和应用。

除了钙钛矿的制备工艺和器件结构外，钙钛矿材料本身的电学性能对器件的性能影响也很大，寻找改善钙钛矿电学性能的方法是进一步提高器件性能的一个重要途径。

现有技术在制备钙钛矿材料时，通常使用极性有机溶剂配置前驱体溶液，然后涂覆烘干制得。

但是，由于钙钛矿半导体材料在单一极性有机溶剂中溶解度较低，导致该方法难以大规模应用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种有机无机杂化钙钛矿半导体材料及其制备方法，由此解决由于钙钛矿半导体材料在单一极性有机溶剂中溶解度较低，导致现有技术难以大规模应用的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种有机无机杂化钙钛矿半导体材料的制备方法，包括：

(1)将(A1)_x(A2)_1-xB(X1)_y(X2)_3-y溶解在有机溶剂中，得到钙钛矿前驱体溶液，其中，0≤x≤1，0≤y≤3，A1为一价有机阳离子或一价无机阳离子，A2为一价有机阳离子或一价无机阳离子，B为二价金属阳离子，X1为一价阴离子，X2为一价阴离子；

(2)向钙钛矿前驱体溶液中加入体积百分比为10％～50％的助溶剂，经过退火得到有机无机杂化钙钛矿半导体材料。