[发明专利]一种准二维钙钛矿单晶及其制备方法、一种钙钛矿光电探测器及其制备方法

说明书

本发明属于新型材料和半导体制备技术领域，具体涉及一种准二维钙钛矿单晶及其制备方法、一种钙钛矿光电探测器及其制备方法。本发明按照准二维钙钛矿的化学式(LA)subgt;2/subgt;Asubgt;n‑1/subgt;Bsubgt;n/subgt;Xsubgt;3n+1/subgt;中的LA、A和B的计量数，将BO、AX、LAX、HX水溶液和助溶剂混合，得到母液；将所述母液在衬底表面形成母液液滴，所述母液液滴的表层进行自组装，形成准二维钙钛矿单晶，所述自组装的时间≤10s；将所述准二维钙钛矿单晶脱离母液液滴。本发明在保证准二维钙钛矿单晶晶粒完整的基础上，避免单晶相互接触时产生晶界缺陷，得到光电性能好的准二维钙钛矿单晶。

技术领域

本发明属于新型材料和半导体制备技术领域，具体涉及一种准二维钙钛矿单晶及其制备方法、一种钙钛矿光电探测器及其制备方法。

背景技术

有机-无机钙钛矿材料具有优异的光电性质，应用于制备高效率太阳能电池和发光二极管。有机-无机钙钛矿具备较高的载流子迁移率、较长的寿命和扩散距离，也是一类较为理想的光电探测器材料。有机-无机杂化三维钙钛矿材料的光电转换效率已超过25％，但是材料对水分、光和热固有的不稳定性仍然是限制其走向实际应用的重要障碍。相比之下，新兴的二维/准二维钙钛矿因其优良的环境稳定性和结晶性而受到越来越多的关注。

准二维钙钛矿是一种利用浸润界面，有机长分子链在液面定向排布，液面自组装生长的钙钛矿。准二维钙钛矿的化学式一般为(LA)₂A_n-1B_nX_3n+1，其中，LA是有机长分子链，用于间隔无机钙钛矿层；A是一价阳离子；B是二价金属阳离子；X是卤素阴离子。准二维钙钛矿由于有机长链分子基团将钙钛矿层隔离，形成了天然的量子阱结构，具有优异的光电性能。

然而，准二维钙钛矿为大面积的准二维钙钛矿多晶，由于准二维钙钛矿多晶存在晶界，晶界间易形成缺陷，易捕获载流子，降低准二维钙钛矿的光电性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种准二维钙钛矿单晶及其制备方法、一种钙钛矿光电探测器及其制备方法，本发明提供的准二维钙钛矿单晶无晶界缺陷，光电性能好。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种准二维钙钛矿单晶的制备方法，包括以下步骤：

按照准二维钙钛矿的化学式(LA)₂A_n-1B_nX_3n+1中的LA、A和B的计量数，将BO、AX、LAX、HX水溶液和助溶剂混合，得到母液；

将所述母液在衬底表面形成母液液滴，在所述母液液滴的表层进行自组装，形成准二维钙钛矿单晶，所述自组装的时间≤10s；

将所述准二维钙钛矿单晶脱离母液液滴；。

优选的，所述脱离为：采用聚二甲基硅氧烷薄膜吸附准二维钙钛矿单晶后，将吸附有准二维钙钛矿单晶的聚二甲基硅氧烷薄膜远离母液液滴。

优选的，所述母液液滴中，B²⁺的摩尔浓度为0.45～0.59mol/L。

优选的，所述母液液滴的体积为15～25μL/个。

优选的，所述(LA)₂A_n-1B_nX_3n+1中：LA为正丁胺和/或苯乙胺；A为CH₃NH₂、HC(＝NH)NH₂、NH₂CH₂NH₂、Cs和Rb中一种或多种；B为Pb和/或Sn；X为Cl、Br和I中一种或多种。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备的准二维钙钛矿单晶，所述准二维钙钛矿单晶的粒径≤50μm。