[发明专利]一种制备纳米晶薄膜的装置及其方法与应用

说明书

本发明公开了一种制备纳米晶薄膜的装置及其方法与应用。所述制备纳米晶薄膜的装置，包括：真空腔；加热台，所述加热台设置于所述真空腔的内部；坩埚，所述坩埚设置于所述加热台的表面；隔热板，所述隔热板设置于所述坩埚的表面；衬底，所述衬底设置于所述隔热板的表面。使用所述装置，能够高效、低成本地制备纳米晶薄膜。

技术领域

本发明涉及光电薄膜制备相关技术领域，尤其是涉及一种制备纳米晶薄膜的装置及其方法与应用。

背景技术

纳米晶指纳米尺寸上的晶体材料，或具有晶体结构的纳米颗粒。纳米晶体具有很重要的研究价值。纳米晶体的电学和热力学性质显现出很强的尺寸依赖性，从而可以通过细致的制造过程来控制这些性质。

近年来，纳米晶材料有机钙钛矿由于具有制备简单、带隙可调、光电转换效率高等优点在太阳能电池、光电探测器、LED等光电器件领域备受关注，然而环境稳定性和毒性等问题限制了其进一步发展。因此，开发具有良好的稳定性和环境友好的全无机金属卤化物钙钛矿成为了一种新的研究方向。相比较于传统铅基钙钛矿，铯基全无机金属卤化物钙钛矿，有望解决上述问题，具有广阔的应用前景。目前普遍采用溶液成膜的方法制备铯基全无机金属卤化物钙钛矿薄膜，但该方法工艺条件苛刻，难以控制获得高纯度的结晶薄膜。目前采用的制备铯基全无机金属卤化物钙钛矿薄膜的装置，结构复杂、对密封性要求较高，却难以制备得到高纯度的结晶薄膜，此外，现有的制备纳米晶薄膜装置，腔体体积很大，设备造价昂贵，后续维护和使用成本高，且难以大规模批量制造。

因此，急需一种方法与对应的装置，快速、便捷地获得高纯度的结晶薄膜。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是：

提供一种制备纳米晶薄膜的装置。

本发明所要解决的第二个技术问题是：

提供一种利用所述的装置来制备纳米晶薄膜的方法。

本发明所要解决的第三个技术问题是：

所述制备纳米晶薄膜的装置的应用。

为了解决所述第一个技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种制备纳米晶薄膜的装置，包括：

真空腔；

加热台，所述加热台设置于所述真空腔的内部；

坩埚，所述坩埚设置于所述加热台的表面；

隔热板，所述隔热板设置于所述坩埚的表面；

衬底，所述衬底设置于所述隔热板的表面。

根据本发明的实施方式，所述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：

所述装置中的所述坩埚为定制的微型坩埚，该坩埚的容积为0.05cm³-4cm³，所述坩埚具有腔体结构，所述腔体结构极大降低了原料与衬底之间的距离，源材料气体分子只需要向上运动非常小的距离即可到达衬底，极大降低了对升华的气体分子的平均自由程的要求，当将晶体放入坩埚并加热坩埚后，晶体能够迅速受热并升华。此外，坩埚的腔体结构大幅度降低了对周围环境真空度要求，使得装置的真空腔中无需形成高要求的真空度。即，不仅降低了对空间密封性的要求，因此大幅降低了对真空装置的要求。此外，由于坩埚的腔体结构，整体空间微小，因此较少量的原材料晶体升华即可保持较高的蒸汽浓度，一方面极大地节约了成本，另一方面较高的蒸汽浓度有利于晶体沉积生长。

根据本发明的一种实施方式，所述坩埚的容积为0.05cm³-4cm³。

根据本发明的实施方式，还包括气管连接口，所述气管连接口连接真空腔，用于控制真空腔内外气压。所述气管连接口连接真空腔内外。