[发明专利]一种大面积PbI2

说明书

本发明提供了一种大面积PbI₂薄片的合成及其柔性光电探测器的构建。所述的大面积PbI₂薄片的合成方法，其特征在于，包括将氯化铅、碘和硫脲加入到反应釜中，反应釜内装入水至总体积的80％‑90％，进行搅拌、超声后，放入烘箱在120‑150℃下保持8‑12小时，然后自然冷却至室温；将产物过滤并洗涤，干燥后，获得PbI₂薄片。本发明溶液合成方法简单，产物尺寸大、产量高，器件构建工艺简单，易于规模生产，重复性好。

技术领域

本发明涉及层状材料合成，特别涉及大面积PbI₂薄片合成。

背景技术

柔性电子器件因其伸缩性，灵活性和可穿戴性而成为电子行业下一个有前景的领域。最近出现的二维(2D)层状材料由于具有大的比表面积和可调的带隙，在光电探测器(PD)，场效应晶体管(FET)，太阳能电池，和柔性器件中显示出有前景的应用。

作为铅卤化物钙钛矿的重要前驱体，碘化铅(PbI₂)是一种本征层状半导体材料，其中包含夹在两层I原子之间的Pb原子层，该I-Pb-I三明治层是重复单元。I-Pb-I层的厚度约为0.7nm，相邻三明治中的I原子之间的距离为0.42nm，相邻三明治中的I-I平面之间的距离为0.35nm。对于层状的PbI₂，平面中存在强共价键，但弱范德瓦尔斯相互作用主导平面外。体相PbI₂是一种直接宽带隙半导体，其带隙在2.2-2.6eV范围内，作为伽玛辐射和X辐射的室温探测器材料。传统的器件制造工艺主要限于刚性衬底和真空沉积方法。到目前为止，大多数基于PbI₂的器件的报道中，二维PbI₂材料是通过物理气相沉积(PVD)合成的。大面积的二维PbI₂材料可以从块状晶体中剥离，这些方法存在耗时、产量低等限制。最近的结果表明PbI₂材料可以通过温度梯度结晶由水溶液合成。另外，已经报道了几种基于PbI₂纳米线，纳米片和晶体切片的柔性探测器。良好的机械特性可以很好地满足下一代柔性电子和光电子的实际要求。然而，通过上述 PVD或溶液路线获得的2D材料的尺寸通常被限制在几十微米的范围内，这可能妨碍放大器件构造。因此，简单的合成大面积该类层状材料对光电器件的开发和钙钛矿前驱体的实际应用具有重要意义，这将促进这种与目前微纳米器件制造工艺兼容的新兴材料的整合。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种大面积PbI₂薄片的合成及其柔性光电探测器构建的方法。该样品合成与器件构建工艺方法简单，易于规模生产，重复性好。有助于解决二维层状材料面积小、产量低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种大面积PbI₂薄片的合成方法，其特征在于，在硫脲存在的情况下将氯化铅和碘反应，得到PbI₂薄片。

本发明还提供了一种大面积PbI₂薄片的合成方法，其特征在于，包括将氯化铅(PbCl₂)、碘(I₂)和硫脲((NH₂)₂CS)加入到反应釜中，反应釜内装入水至总体积的80％-90％，进行搅拌、超声后，放入烘箱在120-150℃下保持8-12小时，然后自然冷却至室温；将产物过滤并洗涤，干燥后，获得PbI₂薄片。

优选地，所述的PbI₂薄片的面积为1mm²-25mm²。

优选地，所述的PbI₂薄片为毫米尺寸具有金属外观的橙黄色薄片。

优选地，所述的氯化铅、碘和硫脲的质量比为1.4：1.0：0.3。

优选地，所述的氯化铅和去离子水的比例为：0.02-0.2mol:1L。