[发明专利]钙钛矿结构CH3NH3PbBr3纳米线的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于晶体材料制备工艺技术领域，具体地涉及钙钛矿结构 CH₃NH₃PbBr₃纳米线的制备方法。

背景技术

近年来，有机金属卤化物钙钛矿CH₃NH₃PbX₃(X＝Cl、Br、I)半导体 材料成为光伏领域的“明星”。有机金属卤化物钙钛矿光伏电池的能量转换效 率从2009年的3.8％快速攀升，短短几年中，目前已经达到将近20％。从 历史上看，很少有基于某类材料体系的太阳能技术曾进步如此之快。除此 之外，有机金属卤化物钙钛矿材料可以在常温常压下进行，制作成本低， 并且能够通过高速度的溶液工艺低成本、大面积的制备光电器件。

CH₃NH₃PbBr₃是光伏材料中常用的一种吸光材料，具有载流子迁移率 高、扩散长度长、光吸收能力强、发光效率高等优点。同时，由于其具有 高的结晶度，因此具有较少的表面态和中间带缺陷，有利于光伏器件获得 较大的开路电压，这使得钙钛矿太阳能电池能够实现高效率光电转化。由 于CH₃NH₃PbBr₃纳米线具有一维结构，具有量子限阈效应，从而可以调控 其能带结构，从而实现可见光范围内的不同颜色发光，这非常适合应用在 激光，发光二极管和光探测器中，将在显示、照明和光通信方面大有作为。 目前，哥伦比亚大学和威斯康星大学麦迪逊研究者已经利用CH₃NH₃PbBr₃纳米线制备出了室温下波长可调的激光器，这种激光器有很低的激光阈值 和高的质量系数。基于时间分辨荧光测试的动力学分析表明，这些 CH₃NH₃PbBr₃纳米线中的载流子复合率很低，因此激光量子效率接近100％。 这种高效、可溶液加工、发光颜色可调节的CH₃NH₃PbBr₃纳米线是开发纳 米光电子器件和光伏器件的理想材料。

目前，关于CH₃NH₃PbBr₃晶体的制备方法较多，如中国发明专利CN 104141166A，但是关于CH₃NH₃PbBr₃纳米线制备的报道很少。从目前发表 的文献来看，研究者一般是采用模板法来制备CH₃NH₃PbBr₃纳米线，即将 CH₃NH₃PbBr₃前驱体溶液注入到具有一维结构的模板当中，待 CH₃NH₃PbBr₃晶体生成，再将模板去除从而得到CH₃NH₃PbBr₃纳米线。模 板法制备工艺复杂，在去除模板过程中容易污染最终产品，不适宜于批量 生产。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种钙钛矿结构 CH₃NH₃PbBr₃纳米线的制备方法，该方法合成工艺简单，且能可控生长不 同尺寸的纳米线，解决了模板法制备钙钛矿结构CH₃NH₃PbBr₃纳米线的工 艺复杂、产品容易污染及不适宜于批量生产的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种实施钙钛矿结构CH₃NH₃PbBr₃纳米线的制备方法，包括制备 CH₃NH₃PbBr₃的有机溶剂溶液，将CH₃NH₃PbBr₃的有机溶剂溶液铺展在基 底的亲水性表面进行有机溶剂的挥发；挥发有机溶剂后的基底再进行退火 处理即得CH₃NH₃PbBr₃纳米线。