[发明专利]一种手性二维钙钛矿单晶及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种手性二维钙钛矿单晶及其制备方法和应用。具体公开所述制备方法包括以下步骤：1)将一氧化铅和氢碘酸溶液在反应容器中混合，形成混合溶液；2)在反应容器中继续加入具有R构型或S构型手性有机配体，静置至析出沉淀物完全；3)将步骤2)中的反应容器加温至沉淀完全消失；4)将步骤3)中的反应容器自然冷却至室温，反应容器中出现晶体；将晶体清洗、干燥后得到二维手型钙钛矿单晶。本发明制备方法简单，原料易得，制备得到的单晶具有手性特性。

技术领域

本发明属于钙钛矿单晶领域，具体涉及一种手性二维钙钛矿单晶及其制备方法和应用。

背景技术

如果需要将一束线偏振光转换为圆偏振光，就需要用到四分之一波片，换言之，四分之一波片具有转化线-圆偏振光的作用。这种波片是由一定厚度的双折射单晶构成，但是由于晶体的两折射率相差较大，且又无天然裂开面，所以需要将晶体磨得很薄，因此加工起来困难。而且，波片的市场价格昂贵。显然，不管是波片材料的选取以及制备过程，还是线-圆偏振光的转化都会用到波片，这就极大程度上限制了波片的应用和发展。

市面上有很多光电材料和器件，其中发光和探测是光电材料中应用最为广泛的两种类型。对于发光器件而言，通过给器件施加偏压，不同的发光材料可发射不同波长的光，将电信号转为光信号。因此，可将发光器件用作光源或者照明。对于光电探测器而言，正好与之相反，将光信号转换为电信号，特别是对于人眼不敏感或者人眼看不到的近红外或者紫外的光，人们利用光电探测器件可方便的识别出这些光信号。但是，无论是发光器件还是光电探测器，它们在手性光学领域中应用较少，关于将发光器件可发射左圆或者右圆偏振光或者通过光电探测器区分左圆或者右圆偏振光的研究较少。

有机-无机杂化钙钛矿材料已经被广泛的应用于发光和光伏领域，成为一类重要的光电子材料。相比于三维钙钛矿材料而言，二维金属卤化物钙钛矿表现出更加出色的光电性能，而且具有很好的稳定性。此外，二维钙钛矿具有带隙可调、强烈的量子束缚效应和较高光学吸收系数。现有技术中，很多科研小组已经成功制备了三维钙钛矿单晶。一般所使用的传统方法是：先将所需材料粉末按照一定比例混合，然后溶解于一些极性很强的溶剂中形成钙钛矿前驱溶液。最后将钙钛矿前驱体溶液放置于油浴中缓慢升温到大于100摄氏度，直到一定温度后，钙钛矿晶体缓慢的出现，然后再经过清洗后得到纯净的三维块状钙钛矿单晶。但是，在制备这种三维钙钛矿单晶的过程中，所需要的油浴温度和时间特别不可控。原因是对于不同组分的三维钙钛矿单晶对应不同的生长温度，而且生长过程中需要实验人员时刻监督，直至单晶逐渐长大和成型。另外，这种升温法制备得到的单晶，一般是不规则形状。一般的处理方法是，先是将生长过程中生长较为规则且体积较大的单晶挑选出来，然后再单独装进玻璃瓶放进油浴中升温进行二次生长，直至完全生长出形状规则的单晶。最后长大后的单晶需要后期人为的打磨处理，目的是便于后期单晶的实际应用。比如：将单晶应用于光电探测器领域。需要指出的是，这种三维钙钛矿单晶并不具备手性响应，即无法用于圆偏振光的发射和探测。