[发明专利]一种高导热性无机铅卤钙钛矿复合薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种高导热性无机铅卤钙钛矿复合薄膜的制备方法，该方法利用化学剥离法制备的六方氮化硼纳米片作为导热添加剂，均匀分散在钙钛矿的前驱体溶液中，然后原位地制成复合薄膜。本发明的制备方法简单易行，得到的钙钛矿复合薄膜平整致密、连续性好，六方氮化硼纳米片形成了遍布薄膜的导热通道。本发明方法可以显著缓解钙钛矿薄膜在光照或电流注入时局部的热聚集，提高薄膜的散热性能。

技术领域

本发明涉及一种无机铅卤钙钛矿复合薄膜的制备方法，特别涉及一种高导热性无机铅卤钙钛矿复合薄膜的制备方法。

背景技术

近年来，无机铅卤钙钛矿由于其优异的光学性能在光源中展现出广阔的应用前景。无机铅卤钙钛矿具有低的非辐射复合速率、高的载流子迁移率、长的载流子寿命、低的缺陷密度和可调谐的带隙等特点。单晶甲基铵铅卤钙钛矿(MAPbX₃，X＝I，Br，Cl)纳米线(NWs)的激光载流子密度低至10¹⁶cm^-3，比传统半导体纳米线低两个数量级，这些优异的特性使铅卤钙钛矿成为特别的相干光源。

近年来，研究者们先后在MAPbI₃分布反馈式激光器和CsPbBr₃纳米线中实现了低温连续波(CW)光泵浦激光，这是向电驱动激光二极管发展的关键一步。在高激励条件下晶格温度升高，温度升高进而使材料阈值增大，因此要实现连续波泵浦和电驱动钙钛矿激光器在室温下的连续工作，对其进行有效的热管理将成为一种迫切的需求。

二维材料，特别是六方氮化硼(h-BN)，因其具有较高的热导率和较高的机械柔性，被认为是理想的热管理材料。研究者使用机械剥离法制备的h-BN纳米片对CsPbI₃单晶纳米片进行封装，可以显著降低CsPbI₃ NP-h-BN杂化纳米激光器的激光阈值，在75.6℃的高温下可以观察到清晰的激光行为。

遗憾的是，基于机械剥离法制备的h-BN纳米片仅能与目标材料进行表面接触。对于仅有微米级大小的单晶纳米片，采用这种方法可以明显提升其导热性；但对于面积更大含有晶界更多的多晶薄膜，采用这种方法对导热性的提升非常有限。且在后期的器件制备中，需要进行复杂的转移等微加工过程，不适合大面积、大规模的薄膜制备，极大地制约了这种方法在器件上的应用。

由此可见，探索一种采用液相法原位制备添加六方氮化硼纳米片的高导热性无机铅卤钙钛矿复合薄膜的方法是解决这一难题的有效手段。这种原位的制备方法可以使h-BN纳米片均匀地分散于铅卤钙钛矿多晶薄膜中，极大地提升了与铅卤钙钛矿的接触面积；h-BN纳米片可以同时与铅卤钙钛矿和导热衬底接触，也进一步提升了铅卤钙钛矿的导热性能。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种高导热性无机铅卤钙钛矿复合薄膜的制备方法。该方法利用化学剥离法制备h-BN纳米片，并将其作为热管理材料，一步旋涂成复合薄膜。避免薄膜工作时局部的热聚集，实现薄膜的高导热性。

本发明的一种高导热性无机铅卤钙钛矿复合薄膜的制备方法，采用的是旋涂法，具体包括以下步骤：

1)采用化学剥离法制备六方氮化硼纳米片，并配置成分散液；

2)在惰性气氛中称取溴化铯，溴化铅，辛基溴化铵，加入步骤1)得到的分散液溶解配置成前驱体溶液。取前驱体溶液，滴于衬底上，在旋涂仪上1500～2000rpm旋涂90～120s。最后将旋涂好的薄膜在80～120℃退火10～15min。

上述技术方案中，进一步地，所述的衬底为蓝宝石(Al₂O₃)衬底，分别用丙酮，无水乙醇，去离子水在60℃超声清洗15～30min，浸泡在去离子水中，使用前再用氧等离子体清洗15min。

所述的步骤1)中化学剥离法具体为：