[发明专利]一种原位钝化热蒸发钙钛矿材料的方法

说明书

本发明属于热蒸发制备钙钛矿材料领域，公开了一种原位钝化热蒸发钙钛矿材料的方法，该方法是在热蒸发钙钛矿的同时，在同一热蒸发装置中的另一蒸发源中同时蒸发钝化剂，将钝化剂引入钙钛矿材料中。如此利用钙钛矿和钝化剂的共蒸发，可实现热蒸发钙钛矿的原位钝化，即在钙钛矿晶体结构形成的过程中实时引入钝化官能团，实现钙钛矿体内、晶界、表面、界面等的全方位钝化，进而大大提升制得的钙钛矿薄膜的荧光量子产率；此外利用热蒸发方法引入钝化剂，该钙钛矿制备方法相同，设备兼容，工艺简单，可满足大面积大批量的热蒸发钙钛矿薄膜的制备。

技术领域

本发明属于热蒸发制备钙钛矿材料领域，更具体地，涉及一种原位钝化热蒸发钙钛矿材料的方法，尤其可作为发光材料应用。

背景技术

卤素钙钛矿材料光谱易调，可覆盖整个可见光区域；半峰宽窄，色纯度高；缺陷容忍度高，发光效率高。尤其是它可实现140％的NTSC标准。同时钙钛矿材料结晶温度低，易加工，原料便宜；被广泛认为在显示领域潜力巨大。利用热蒸发技术制备钙钛矿，可与现有的OLED产线兼容，同时该成熟的技术可满足像素化、大面积、批量化生产，有望直接推进钙钛矿显示技术的商业化。

面向发光领域的应用，高的荧光量子产率是最基本的前提。但是目前热蒸发的卤素钙钛矿薄膜荧光量子产率均较低(≤40％)，限制了其进一步的应用及性能提升。为了解决热蒸发钙钛矿薄膜的荧光量子产率低的问题，通常采用前处理或后处理的方法旋涂一层修饰层，如在蒸发钙钛矿之前旋涂MACl掺杂的PEO薄层(https://doi.org/10.1021/acsami.1c05447)或在热蒸发的钙钛矿上旋涂EABr(https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.1c01592)，虽然有一定效果，但仍不能满足要求(前者PLQY 31.9％,后者PLQY29.4％)。

中国专利CN107799655公开了一种钙钛矿薄膜、太阳能电池器件的制备方法，它是将PCBM和钙钛矿同时溶解得到混合溶液体系，再通过旋涂得到薄膜材料；但由于PCBM仅是一种电子传输层材料，并没有解决缺陷钝化、荧光量子产率提高等问题。中国专利CN112242490公开了一种用氨气后处理甲脒基钙钛矿的方法，其目的是得到常温下稳定的甲脒基钙钛矿相，抑制非钙钛矿相的产生，并未提及或者改善其缺陷密度，且该专利公开的方法仅适用甲脒基钙钛矿。中国专利CN112397653公开了一种基于无机无铅CsSnI₃钙钛矿层的电阳能电池的方法，其CsSnI₃钙钛矿层采用了硫脲类小分子的有机物钝化，其公开的硫脲类小分子有机物具有S＝C-N官能团，可以与锡基钙钛矿表发生配位作用，但该现有技术需要严格控制蒸发沉积的顺序(即，硫脲类小分子有机物的蒸发沉积需在蒸发沉积SnI₂后，蒸发沉积CsI前进行，蒸发沉积的顺序不能改变)，本质上是属于分步蒸发、而非共蒸发；并且，正是由于是分步蒸发，该现有技术中钝化剂的钝化作用仅在表面和界面，无法实现全方位的钝化。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种原位钝化热蒸发钙钛矿材料的方法，在热蒸发钙钛矿的同时，在同一热蒸发装置中的另一蒸发源中同时蒸发钝化剂，将钝化剂引入钙钛矿材料中，如此利用钙钛矿和钝化剂的共蒸发，可实现热蒸发钙钛矿的原位钝化，即在钙钛矿晶体结构形成的过程中(即钙钛矿相结晶的过程中)实时、原位的引入钝化官能团，实现钙钛矿体内、晶界、表面、界面等的全方位钝化，减小产物中钙钛矿的缺陷，进而大大提升制得的钙钛矿薄膜的荧光量子产率；此外利用热蒸发方法引入钝化剂，该钙钛矿制备方法相同，设备兼容，工艺简单，可满足大面积大批量的热蒸发钙钛矿薄膜的制备。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种原位钝化热蒸发钙钛矿材料的方法，其特征在于，该方法是在热蒸发形成钙钛矿的同时，在同一热蒸发装置中还使用钝化剂材料作为蒸发源，如此同时蒸发钝化剂，利用钙钛矿和钝化剂的共蒸发，能够实现热蒸发钙钛矿材料的实时、原位钝化。

作为本发明的进一步优选，所述钙钛矿优选为铅基钙钛矿；