[发明专利]一种DJ型二维双层杂化钙钛矿材料及制备方法和应用

说明书

本发明属于光电探测技术领域，具体涉及一种DJ型二维双层杂化钙钛矿材料及制备方法和应用。本发明二维双层DJ型有机‑无机杂化钙钛矿半导体材料(2‑甲基‑1,5‑戊二胺)(甲胺)Pb₂I₇以铅碘甲胺三维钙钛矿为基础，通过引入长链有机胺(2‑甲基‑1,5‑戊二胺)离子，得到了一种二维双层DJ型有机‑无机杂化钙钛矿材料。该材料表现出优异的吸光性能，同时表现出优越的光电响应性能，而且其稳定性达到272℃。因此该晶体材料作为一种新型的半导体材料，在光电探测等领域具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明属于光电探测技术领域，具体涉及一种DJ型二维双层杂化钙钛矿材料及制备方法和应用。

背景技术

有机-无机杂化钙钛矿是一种新型的半导体材料，由于其直接带隙、高的载流子迁移率、大的载流子扩散长度和高的光吸收系数而具有优异的光电性能。另外，有机-无机杂化钙钛矿很明显的优点在于合成组分的选择多样性，可以通过选用不同的卤素或有机分子就能够设计合成出不同性质的钙钛矿材料，从而可以实现对钙钛矿材料的形貌控制、发光调控以及光电学器件功能的设计。光电探测是利用半导体材料对不同波段光的响应，将光转换为电的一种探测手段，在军事、通讯、航空航天、生物成像等领域发挥着重要的作用。

其中，二维层状DJ型有机-无机杂化钙钛矿材料由于其稳定性、量子阱 结构特性和组份可调性，在光电探测领域引起了极大的重视。与RP型二维层状钙钛矿材料相比，DJ型二维层状钙钛矿无层间范德华相互作用，其有机阳离子在分子两端均以氢键与无机钙钛矿层相连，因而具有更好的结构稳定性。但是，从光探测器的性能指标(光响应度、比探测率、响应速度等)来看，较慢的响应速度制约了其在光电子器件方面的发展，因此，迫切需求探索开发超快响应的光电探测晶体材料。

发明内容

针对目前钙钛矿材料在光电探测器是响应速度慢以及性能差的问题，本发明提供了一种DJ型二维双层杂化钙钛矿材料及制备方法和应用。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种DJ型二维双层杂化钙钛矿材料，所述DJ型二维双层杂化钙钛矿材料的化学式为：C₇H₂₄N₃Pb₂I₇，结构简式为：(C₆H₁₂N₂H₆)(CH₃NH₃)Pb₂I₇；(2-甲基 -1,5-戊二胺)(甲胺)Pb₂I₇晶体材料属于斜方晶系，Cmcm空间群；(2-甲基-1,5-戊二胺)(甲胺)Pb₂I₇晶体材料的晶胞参数为Z＝8,单胞体积为

一种DJ型二维双层杂化钙钛矿材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，加热搅拌含有醋酸铅和甲胺的HI溶液，自然冷却至室温，并缓慢蒸发，得到红色片状晶体；

步骤2，加热搅拌条件下将红色片状晶体溶解在HI溶液中，然后加入2-甲基-1,5-戊二胺，加热搅拌至溶液澄清，自然冷却至室温，缓慢蒸发，得到深红色块状晶体，即为DJ型二维双层杂化钙钛矿材料。通过分布合成，首先合成了三维钙钛矿结构的(甲胺)PbI₃化合物，进一步引入长链烷烃双胺插入到三维钙钛矿结构的(甲胺)PbI₃化合物中，该合成方法有利于制备本专利中的二维双层DJ 型(2-甲基-1,5-戊二胺)(甲胺)Pb₂I₇晶体材料。解决了该晶体材料稳定、均一、纯相合成的问题，使得该晶体材料能够被简便、规模化制备。

进一步，所述步骤1中醋酸铅的浓度为0.379g/mmol；甲胺的浓度为0.031g/ mmol；所述HI溶液的浓度为47％的HI溶液。