[发明专利]具有钙钛矿微纳结构的材料及其制备方法和应用

说明书

本申请提供一种具有钙钛矿微纳结构的材料及其制备方法和应用。具有钙钛矿微纳结构的材料，包括纳米晶体和包覆所述纳米晶体的包覆层。具有钙钛矿微纳结构的材料的制备方法：将包括CH₃NH₃X、PbX₂、混合溶剂在内的原料混合，然后加入不良溶剂；反应后固液分离得到溶液；将所述溶液、Pb(SCN)₂和CH₃NH₃SCN混合，然后干燥得到所述纳米晶体；使用原子沉积法在所述纳米晶体表面包覆所述金属化合物，得到所述具有钙钛矿微纳结构的材料。具有钙钛矿微纳结构的材料的应用，用于半导体光电子器件、信息存储设备和探测设备。本申请提供的具有钙钛矿微纳结构的材料，稳定性高。

技术领域

本申请涉及材料领域，尤其涉及一种具有钙钛矿微纳结构的材料及其制备方法和应用。

背景技术

有机-无机杂化钙钛矿材料(ABX3，A为铵阳离子，B为二价金属阳离子，X为卤素阴离子)，凭借其优异的光电子特性，在半导体光电子、信息存储和探测等领域展现出巨大的应用潜力。继2014年刑贵川等人首次观测到钙钛矿薄膜的放大自发辐射行为以来，钙钛矿被认为是继III-V和II-VI族后另一备受关注的增益材料体系。现阶段围绕模式控制、光谱扩展以及调控激光输出特性等三方面开展了系统性研究工作并取得了重要研究成果。然而钙钛矿的稳定性是制约钙钛矿激光器、乃至钙钛矿光电子器件实际应用的瓶颈问题。其根本原因在于与钙钛矿内部有机组分相关的缺陷产生与传播问题，最终通过内部和外部因素影响材料稳定性。

针对上述问题，现阶段的研究思路是分别通过提高钙钛矿晶体质量及内部组分键合能力，或避免与外部环境接触的角度提高材料稳定性，如铵阳离子、卤素、金属离子的插入或替换，或在晶体生长过程中进行反溶剂处理等，以此降低钙钛矿内部缺陷，但此法只可在一定程度上缓解材料的降解反应，其在外部环境下依然会存在长期相稳定性问题；在材料表面引入有机材料进行“封装”，尽管可以起到阻隔水分子的作用，但有机材料与钙钛矿层之间结合性差、二次成键能力弱，热稳定性问题依然存在；引入无机材料进行表面钝化，如无机材料/钙钛矿壳核结构，尽管二者之间成键作用较强，对钙钛矿稳定性可起到积极作用，但无机壳材料生长过程中所使用的有机溶剂会对钙钛矿晶体造成破坏，增加工艺控制难度。

发明内容

本申请的目的在于提供一种具有钙钛矿微纳结构的材料及其制备方法和应用，以解决上述问题。

为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：

一种具有钙钛矿微纳结构的材料，包括纳米晶体和包覆所述纳米晶体的包覆层；

所述纳米晶体的分子式为CH₃NH₃PbX₃，其中，X选自Cl、Br或I；所述包覆层包括金属化合物。

优选地，所述金属化合物包括Al₂O₃、MgO、ZnO和AlN中的一种或多种。

优选地，所述包覆层的厚度为50-1000nm。

本申请还提供一种所述的具有钙钛矿微纳结构的材料的制备方法，包括：

将包括CH₃NH₃X、PbX₂、混合溶剂在内的原料混合，然后加入不良溶剂；反应后固液分离得到溶液；将所述溶液、Pb(SCN)₂和CH₃NH₃SCN混合，然后干燥得到所述纳米晶体；

使用原子沉积法在所述纳米晶体表面包覆所述金属化合物，得到所述具有钙钛矿微纳结构的材料。

优选地，所述CH₃NH₃X和PbX₂的摩尔比为1：(1-1.4)；