[发明专利]一种二维碘化铅薄片的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种二维碘化铅薄片的制备方法及应用。制备方法包括以下步骤：对基底进行清洗处理；将定量的过饱和碘化铅水溶液滴加在清洗处理后的基底上；然后将基底放置在旋涂机上旋涂，干燥，待基底上的水溶液完全挥发后得到二维碘化铅薄片。本发明的制备方法操作简单，成本低，环保，可以快速高产率的制备出二维碘化铅薄片，且制备的二维碘化铅薄片尺寸大，表面光滑，结晶质量高，可将其加工应用于光电探测器上。

技术领域

本发明涉及二维纳米材料技术领域，具体涉及一种碘化铅纳米材料的制备方法和应用。

背景技术

二维材料是指仅在一个维度上为纳米尺寸(小于100nm)的层状纳米材料，在二维平面内原子以化学键结合，电子在平面内自由移动。当材料减薄到二维尺寸时，往往会展现出块体材料所不具体的众多独特而优异的特性。这些二维材料独特的力、电、光、热、磁等性质受到了学术界和工业界的广泛关注。

碘化铅是一种层状材料，层和层之间是范德瓦耳斯力连接，层内是碘和铅离子键连接在一起。碘化铅的禁带宽度为2.2～2.55eV，该禁带宽度会随着材料层数的减小而升高，具有带隙可调的特性，又可以作为杂化钙钛矿的前驱体，因此碘化铅在光电探测器、激光、太阳能电池等领域都有重要的应用。而且由于碘化铅的高电阻和高载流子迁移率特性，使得碘化铅晶体制备的光电探测器具有较低的漏电流、较强的弱光分辨能力、优异的探测效率和杰出的稳定性。

二维碘化铅可以通过气相沉积、液相剥离、机械解理方法制取。其中，利用气相沉积工艺制备得到的碘化铅尺寸分布均匀(1～7μm)，二维碘化铅产量高(Yaguang Wang等，《Science Bulletin》，2017年62卷，1654)，但制得的二维碘化铅尺寸较小，而且需要采用气相沉积设备，要求有较高的温度和高纯度气体氛围。液相剥离方法是借助液相对材料表面的作用力和超声的作用来减薄制备二维材料，这种方法操作简单，成本低，但超声的使用在减薄的同时也会破碎材料，造成材料尺寸的减小，而且二维材料产率低(Chaoliang Tan等，《Chemical reviews》，2017年,117卷，6225)。机械解理的方式操作简单，基本不依赖设备，而且制备过程不引入其它试剂，制备的二维材料质量高，但是产率低，且二维材料尺寸和形状不可控。以上这三种制备工艺对多种二维材料的制备都是有效的。

针对碘化铅的特性，还可以用溶液法来制备二维碘化铅薄片。溶液法不需要较高的制备温度、复杂的设备和高纯度的气体氛围，操作简单，成本低。但传统的溶液法制备二维碘化铅存在尺寸不够大(几十微米)，二维纳米片产量不高，结晶表面粗糙，结晶质量不高等问题。对于半导体材料碘化铅而言，表面粗糙度越低，表面越光滑，越有利于提高碘化铅光电器件的性能。

发明内容

为了克服传统溶液法制备二维碘化铅所存在的不足，本发明的目的在于提供一种二维碘化铅薄片的制备方法，该制备方法操作简单，成本低，且环保。

本发明采用的技术方案如下：

一种二维碘化铅薄片的制备方法，具体步骤包括：

(1)对基底进行清洗处理；

(2)将定量的过饱和碘化铅水溶液滴加在清洗处理后的基底上；

(3)将步骤(2)的基底在旋涂机上以一定的转速旋涂，然后干燥，得到二维碘化铅薄片。

进一步地，所述步骤(1)中，基底为硅片、玻璃或者PET膜。

进一步地，所述步骤(1)中，采用氧离子清洗工艺进行清洗。

进一步地，氧离子清洗的功率为10W～700W。

进一步地，氧离子清洗的时间为5s～600s。

进一步地，所述步骤(2)中，过饱和碘化铅水溶液的用量为5μL～800μL。