[发明专利]一种实现铅基钙钛矿纳米片种类切换的方法

说明书

本发明涉及一种实现铅基钙钛矿纳米片种类切换的方法，通过化学气相沉积法，实现阳离子和卤素离子插入卤化铅纳米片中，得到铅基钙钛矿纳米片；将铅基钙钛矿纳米片置于管式炉中，通过低压退火使阳离子和卤素离子部分脱离，得到卤化铅纳米片，实现铅基钙钛矿纳米片到卤化铅纳米片的逆转换；将铅基钙钛矿纳米片置于管式炉中，通过阳离子或/和卤素离子替换，得到另一类型的钙钛矿纳米片，实现不同铅基钙钛矿纳米片的类型变换。本发明方法具有灵活普适、可控性好、重复性高、产量高、成本低等优点，对挖掘钙钛矿材料光电性质，发现新物理机制，制备功能化微纳器件都具有着重要的科学意义和应用价值。

技术领域

本发明属于金属卤化物钙钛矿材料研究，涉及一种实现铅基钙钛矿纳米片种类切换的方法，尤其涉及的是一种简单、可控、高效的铅基钙钛矿纳米片种类切换技术及其应用和器件。

背景技术

近年来，杂化钙钛矿凭借优异的光电性能迅速崛起，在光伏、发光二极管、激光、传感和波导等领域表现出了极大的应用优势。其中，将钙钛矿材料减薄至原子级厚度所形成的二维钙钛矿，能将二维材料和杂化钙钛矿这两类新型功能材料的优势有效结合，使得二维钙钛矿既秉承了三维体材料高吸收与发光效率、带隙灵活可调、双极性传输等优点，还具有量子效应强、可界面调控、可微纳加工等特性，是不可多得的微纳光电器件的功能层材料。

然而，在目前钙钛矿纳米片的制备过程中，存在着合成方法不灵活、后期可操作性不强的问题。主要体现在以下两个方面：1)一种方法通常只适用于合成一种钙钛矿纳米片，为了合成不同类型的钙钛矿需要摸索不同的合成方法；2)很多方法是“一次型”合成，即生成的钙钛矿的种类从合成初始加入前驱体时就已决定，合成开始后很难再做更改。因此，很有必要开发一种多类型钙钛矿纳米片种类切换的方法，促进对钙钛矿纳米片的光电性质研究及器件化应用。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种实现铅基钙钛矿纳米片种类切换的方法，解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种铅基钙钛矿纳米片种类切换方法及其应用和器件。

技术方案

一种实现铅基钙钛矿纳米片种类切换的方法，其特征在于步骤如下：

卤化铅纳米片转化铅基钙钛矿纳米片：

将卤化铅纳米片置于管式炉下游生长区，将卤化物前驱体AX置于管式炉上游蒸发区，抽负压10^-2Pa～10⁴Pa；加热20℃～300℃，加热时间为5分钟～5小时；使气相卤化物前驱体与卤化铅纳米片PbX₂充分反应，得到铅基钙钛矿纳米片；

铅基钙钛矿纳米片转化卤化铅纳米片：将铅基钙钛矿纳米片置于管式炉中，抽负压10^-2Pa～10⁴Pa；通载气，气体流量为大于零小于1000sccm；加热20℃～300℃，加热时间为5分钟～5小时；控制A阳离子与X卤素离子部分脱离，得到卤化铅纳米片PbX₂，实现钙钛矿纳米片到卤化铅纳米片的逆转化；

铅基钙钛矿纳米片转化实现不同类型钙钛矿纳米片之间的种类切换：

将铅基钙钛矿纳米片置于管式炉下游生长区，将卤化物前驱体A′X′置于上游蒸发区，抽负压10^-2Pa～10⁴Pa；加热20℃～300℃，加热时间为5分钟～5小时；通过离子替换，实现不同类型钙钛矿纳米片之间的种类切换；所述卤化物前驱体A′X′是与卤化铅纳米片转化铅基钙钛矿纳米片时的另一种卤化物前驱体AX。

所述载气为氩气或者氩氢混合气。

所述卤化物前驱体满足AX通式，其中，A为烷基胺、芳香胺或金属离子以及它们的任意比例混合；X为卤族元素。

所述烷基胺包括但不限于：甲胺MA、甲脒FA、丁胺BA。