[发明专利]单步原位闪蒸法生长ABX3型钙钛矿薄膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种单步原位闪蒸法生长ABX3型钙钛矿薄膜的制备方法，应用于新型材料制造工艺领域。钙钛矿薄膜制备方法如下用钙钛矿材料的溶液做单一蒸发源，在衬底上添加加热装置，待真空度达到一定要求之后，在样品衬底温度为一定温度的条件下，采用瞬间快速将电流迅速加至不低于200A，使蒸发舟温度瞬间达到不低于1000℃的温度，材料瞬间升华，最后直接在真空腔体中进行后退火，得到稳定的ABX3型钙钛矿薄膜。本发明采用单步原位闪蒸法制备的钙钛矿薄膜，能耗低，蒸发速率快，时间短，薄膜无空洞且大面积均匀，衬底选择范围广，适合做平面型器件。

主权项

一种单步原位闪蒸法生长ABX3型钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：a.衬底预处理：衬底采用FTO基片、ITO基片或Si基片，预处理步骤为：将FTO基片或ITO基片透明导电玻璃衬底先采用曲拉通清洗衬底表面，然后用去离子水清洗，之后分别采用丙酮、乙醇超声清洗至少15分钟，然后用去离子水透明导电玻璃衬底表面，随后对透明导电玻璃衬底进行干燥，最后采用紫外线结合臭氧处理或微波等离子体处理透明导电玻璃衬底表面，得到洁净的透明导电玻璃衬底；或者将Si基片用去离子水清洗，然后采用质量百分比浓度不低于98％浓硫酸浸泡Si基片，然后将Si基片取出，再使用去离子水清洗去除Si基片上残余硫酸，随后对Si基片进行干燥，最后采用紫外线结合臭氧处理或微波等离子体处理Si基片表面，得到洁净的硅衬底；b.单步原位闪蒸钙钛矿薄膜：采用成钙钛矿溶液或钙钛矿粉末，钙钛矿溶液或钙钛矿粉末是ABX3型有机无机杂化钙钛矿材料，其中A是正一价有机小分子基团，B是正二价金属元素，X是负一价卤族元素；将金属蒸发舟进行预处理，金属蒸发舟是钽片、钼片或钨片；将钙钛矿溶液或钙钛矿粉末均匀的平铺于金属蒸发舟上，然后将蒸发室气压抽真空至低于2×10‑2Pa，在经过所述步骤a预处理的衬底温度为设定温度的条件下，对衬底进行加热的电流控制不高于1.6A，采用不高于1秒的时间内瞬间快速向蒸发室内的加热器施加大电流，并将向加热器施加的电流迅速加至不低于200A，使蒸发舟的温度瞬间达到不低于1000℃，使蒸发舟上的钙钛矿溶液或钙钛矿粉末材料瞬间气化或升华，通过快速蒸发工艺向衬底表面沉积钙钛矿薄膜，整个闪蒸工艺过程不超过5秒，最后在蒸发室对闪蒸工艺制备的钙钛矿薄膜进行后退火，并在退火时向控制退火温度的加热器施加电流不高于2A，即得到稳定的ABX3型钙钛矿薄膜。