[发明专利]制备高性能金属卤化物钙钛矿薄膜的溶剂、方法及应用

说明书

一种制备高性能金属卤化物钙钛矿薄膜的溶剂、方法及应用，属于微电子技术领域。所述制备高性能金属卤化物钙钛矿薄膜的溶剂，按体积份数包括3份DMF和1～2份GBL。本发明能够有效的调控钙钛矿薄膜的形貌，提高器件的性能、效率及稳定性；用于工业化生产具有方法简便易行、成本低廉、可控性强等特点。

技术领域

本发明涉及的是一种微电子领域的技术，具体是一种制备高性能金属卤化物钙钛矿薄膜的溶剂、方法及应用。

背景技术

近年来，金属卤素钙钛矿薄膜由于其优异的光电性能、低廉的成本、简便的制备工艺等优势受到世界范围内的广泛关注。从最初的三维钙钛矿结构，到目前元素组成繁多的一维、二维钙钛矿量子点、纳米线、纳米板等多种结构，钙钛矿材料的应用也从太阳能电池扩展到激光发射器、发光二极管、热电器件，光电探测器等各个方面。基于钙钛矿薄膜的器件不仅具有令人瞩目的高性能，而且成本低廉，生产加工工艺简便，因此非常具有大规模工业化的潜力。

虽然钙钛矿器件的制备和性能发展迅速，但薄膜质量依旧是器件性能和可靠性的最重要制约因素。为了获得高性能的钙钛矿器件，近年来人们在溶液一步法的基础上发现了很多行之有效的钙钛矿薄膜的制备工艺和方法，包括溶液二步法，反溶剂快速结晶法，溶液法+气相法，以及真空双源气相合成法等。溶液一步法工艺简单但制备得到的钙钛矿薄膜质量一般，而其他方法虽然确提高了钙钛矿薄膜的质量和重复性，但工艺复杂，导致生产成本大幅提高，因而不利于钙钛矿器件的发展与商业化。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种制备高性能金属卤化物钙钛矿薄膜的溶剂、方法及应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种制备高性能金属卤化物钙钛矿薄膜的溶剂，按体积份数包括3份DMF和1～2份GBL。

优选地，DMF和GBL的体积比为6.5:3.5。

本发明涉及一种制备高性能金属卤化物钙钛矿薄膜的方法，包括以下步骤：

S₁，钙钛矿前驱体溶液到的配制：

将至少一种原料AX和至少一种原料BY₂加入前述溶剂中，室温或加热搅拌，配制成金属卤化物钙钛矿前驱体溶液；

S₂，钙钛矿薄膜的制备：

在手套箱中或空气中，通过旋涂或印刷等方法将步骤S₁制得的金属卤化物钙钛矿前驱体溶液均匀负载到基底上，结晶后加热退火再冷却至室温，得到高性能金属卤化物钙钛矿薄膜。

原料AX中基团A为正一价基团，选自NH₂-CH＝NH₂⁺、R₁NH₃⁺、正一价金属阳离子中的任意一种；X为负一价阴离子，选自I^-、Br^-、Cl^-、SCN^-、NCS^-、NO₃^-、R₂COO^-中任意一种；R₁和R₂分别为任意一种烷烃、烯烃、炔烃或芳香烃基团。

原料BY₂中B为正二价金属阳离子；Y为负一价阴离子，选自I^-、Br^-、Cl^-、SCN^-、NCS^-、NO₃^-、R₃COO^-中任意一种；R₃为任意一种烷烃、烯烃、炔烃或芳香烃基团。