[发明专利]一种有机无机钙钛矿中离子浓度的测量方法及装置

说明书

本申请提供一种有机无机钙钛矿中离子浓度的测量方法及装置，用于对待测器件进行检测，在通过第一电极和第二电极为待测钙钛矿层施加测试电压后，得到从测试电压被撤销开始之后的预设时间段内的测试电流，由于待测钙钛矿层中的离子在待测电压产生的电场的作用下发生了迁移，聚集在待测钙钛矿层的界面处，在测试电压被撤销之后，利用测试电流在预设时间段内的积分运算，可以得到待测钙钛矿层中的离子界面电荷量，根据离子界面电荷量和测试电压的比值，得到待测钙钛矿层中的离子界面电容，通过离子界面电容，以及利用分散双电层模型得到的离子界面电容和界面离子浓度的关系，确定待测钙钛矿层中的界面离子浓度，更好的表征钙钛矿材料的电学特性。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，特别涉及一种有机无机钙钛矿中离子浓度的测量方法及装置。

背景技术

钙钛矿材料是一种电子和离子混合导电的半导体，这导致钙钛矿材料产生了离子迁移的特性，离子导电是通过离子在钙钛矿材料中迁移实现的。研究表明，离子迁移是导致钙钛矿材料和器件的不稳定性的主要因素，限制了钙钛矿太阳能电池(PSCs)等光电器件的使用寿命，阻碍了光电器件的大规模商业应用。

对钙钛矿材料中的离子迁移特性进行研究，例如得到钙钛矿层中的离子浓度，有利于对钙钛矿材料的性能进行预测，以及更好地研究钙钛矿材料中的离子产生和迁移机理，进一步提高相关器件的性能。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种有机无机钙钛矿中离子浓度的测量方法及装置，能够检测到钙钛矿材料中的界面离子浓度，更好的表征钙钛矿材料的电学特性。

本申请实施例提供了一种有机无机钙钛矿中离子浓度的测量方法，用于对待测器件进行检测，所述待测器件包括依次层叠的第一电极、待测钙钛矿层和第二电极，所述方法包括：

在通过所述第一电极和所述第二电极为所述待测钙钛矿层施加测试电压后，得到从所述测试电压被撤销开始之后的预设时间段内的测试电流；所述测试电压的施加时长达到第一预设时长时被撤销；

利用所述测试电流在所述预设时间段内的积分运算，得到所述待测钙钛矿层中的离子界面电荷量；

根据所述离子界面电荷量和所述测试电压的比值，得到所述待测钙钛矿层中的离子界面电容；

通过所述离子界面电容，以及利用分散双电层模型得到的离子界面电容和界面离子浓度的关系，确定所述待测钙钛矿层中的界面离子浓度。

可选的，所述离子界面电容和界面离子浓度的关系，通过如下公式表示：

其中，所述C为离子界面电容，所述e为电子电荷，所述k_b为玻耳兹曼常数，所述T为热力学温度，所述n_i为界面离子浓度。

可选的，所述待测器件的数量为多个，所述方法还包括：

根据所述多个待测器件中的多个待测钙钛矿层的界面离子浓度，从所述多个待测钙钛矿层中确定目标钙钛矿层，以便根据所述目标钙钛矿层制备光电器件，所述光电器件包括光吸收层，所述光吸收层的材料和所述目标钙钛矿层的材料一致，所述光吸收层的制备方式和所述目标钙钛矿层的材料一致。

可选的，所述测试电压的范围为0.2V-5V。

可选的，所述预设时间段的时长范围为10s-50s，所述第一预设时长的范围为10s-50s。

可选的，所述待测器件还包括基板，所述第一电极和所述基板接触，所述第一电极的材料为透明导电氧化物，所述第二电极的材料为金属。

可选的，所述第一电极和所述第二电极的功函数的差值小于预设值。

可选的，所述测试电流的收集周期范围为0.001s-0.1s。