[发明专利]一种钙钛矿微环谐振器阵列、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种钙钛矿微环谐振器阵列、制备方法及其应用，属于钙钛矿晶体图案化技术领域，本发明通过将有机无机杂化钙钛矿MAPbBr₃前驱体溶液限制在具有微结构的模板中间，通过加热使钙钛矿晶体沿着模板上突出部分的微结构边缘处成核结晶，在结晶完成后将模板揭下，最终制备得到MAPbBr₃微环谐振器阵列。其主要原理是利用模板凸出的微柱结构的边缘对结晶的诱导作用，将结晶过程控制在微柱的边缘处，最后得到形状与模板微柱阵列的结构的形状尺寸相一致的微环谐振器阵列。

技术领域

本发明属于钙钛矿晶体图案化技术领域，具体涉及一种钙钛矿微环谐振器阵列、制备方法及其应用。

背景技术

近几年来，光电信息技术的发展要求光电器件的集成度越来高，于是，由于是其结构紧凑集成度高功能丰富等优势，微环谐振器被广泛地用作光子集成系统中的基本构建元素之一。虽然在其他材料体系中，微环的制备工艺十分成熟而且简单，但是钙钛矿材料体系中，由于其固有的结晶趋势，微环谐振器难以实现。目前，钙钛矿微环谐振器的主要制备方法是通过聚苯乙烯小球进行结晶形状的控制。但是，这种方法面临着难以实现钙钛矿微环谐振器尺寸的可控性、形状的可设计性和对微环谐振器位置的精确性困难。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种钙钛矿微环谐振器阵列、制备方法及其应用。本发明通过将有机无机杂化钙钛矿MAPbBr₃前驱体溶液限制在具有微结构的模板中间，通过加热使钙钛矿晶体沿着模板上突出部分的微结构边缘处成核结晶，在结晶完成后将模板揭下，最终制备得到MAPbBr₃微环谐振器阵列。其主要原理是利用模板凸出的微柱结构的边缘对结晶的诱导作用，将结晶过程控制在微柱的边缘处，最后得到形状与模板微柱阵列的结构的形状尺寸相一致的微环谐振器阵列。

本发明通过如下技术方案实现：

一种钙钛矿微环谐振器阵列的制备方法，具体步骤如下：

(1)、模板的制备；

具体步骤为：利用光刻工艺制备主模板：先将硅片依次用丙酮、乙醇和去离子水超声2min，再利用乙醇脱脂棉擦拭干净并用去离子水冲洗后烘干；然后在上述干净的硅片上旋涂SU8-2025光刻胶并进行前烘；然后，用紫外光通过具有不透光点阵列的掩膜版对上述旋涂的光刻胶SU8-2025进行曝光；最后，将曝光后的样品进行后烘并显影，得到具有微米级凹形结构阵列的硅主模板；

将聚二甲基硅氧烷的预聚物和固化剂均匀混合后离心去气泡,旋涂到硅主模版上并在95℃条件下固化，固化完成后即可得到具有凸起微柱结构阵列的聚二甲基硅氧烷模板；

(2)、有机无机杂化钙钛矿MAPbBr₃前驱体溶液的制备；

具体步骤为：将粉末状的MABr和PbBr₂以摩尔比为1:1的比例分别溶解在N,N-二甲基甲酰胺中；然后将这两种溶液均匀混合，并加热搅拌均匀即可得到有机无机杂化钙钛矿MAPbBr₃前驱体溶液；

(3)、制备有机-无机杂化钙钛矿微环谐振器阵列；

具体步骤为：首先将作为衬底的玻璃片按照步骤(1)中的清洗方法清洗干净，然后将步骤(1)中所制备的具有微柱阵列结构的聚二甲基硅氧烷模板盖在玻璃衬底上，接下来在聚二甲基硅氧烷模板滴加步骤(2)中所制备的有机无机杂化钙钛矿MAPbBr₃前驱体溶液，然后放到热台上加热直至溶剂完全挥发结晶完成，最后将聚二甲基硅氧烷模板揭下来便得到MAPbBr₃微环谐振器阵列。