[发明专利]CsPbBr3

说明书

一种CsPbBr₃钙钛矿三维立方体微腔样品的制备方法，包括称量CsBr和PbBr₂粉末放入平底石英舟内，将平底石英舟放入管式炉的石英管中，将沉积片放入管式炉的石英管中，且位于石英管出风口处；在氮气的保护下将炉温升至600℃进行反应，沉积片上的黄色沉积物即为CsPbBr₃钙钛矿三维立方体微腔样品。制备的CsPbBr₃三维立方体钙钛矿微腔表面光滑，三维立方体微腔的尺寸在1～15μm，尺寸高度可控，具有操作简便、可重复性高、晶体质量高、形貌尺寸高度可控等优异特点。

技术领域

本发明涉及纳米/微米材料的制备，尤其是一种全无机钙钛矿CsPbBr₃三维立方体微腔的制备方法，该合成工艺具有操作简单且可重复性高，样品尺寸/形貌高度可控，晶体纯度高、结晶良好等特点。

背景技术

微纳结构材料由于其小尺寸、大比表面积特性，具有迥异于常规材料的特性，呈现出优异的电学、光学、力学性能。半导体微纳结构材料具有对光场优异的调控能力，本身可以同时作为增益介质和光学微腔使用，是研究光与物质相互作用的基本载体。光学微腔是指至少在一个方向上微腔尺寸小到光在半导体介质中的波长量级，光场在微腔内形成一系列的驻波，对光场进行有效的调控。光学微腔将光束缚在微小的区域内，极大地增强了光与物质的相互作用。因此高品质因子的光学微腔是高灵敏度传感和探测的重要方式。特定形状的微纳波导结构对光场具备良好的调控能力，是制作纳米滤波器、波分复用器、光开关、激光器等微纳光器件的基础。因此，设计和高效制备新型具有特定几何构型的半导体光学微腔具有重大意义。

近几年来钙钛矿材料成为光伏领域最有竞争力的材料之一，除此之外，全无机钙钛矿结构ABX₃(A＝Cs；B＝Pb,Sn；C＝Cl,Br,I)材料作为一种新型直接带隙半导体材料，也显示出了独特的光致发光与电致发光特性，其具有良好的吸光性、较高的载流子迁移率、大扩散长度及发光效率高等优异特性。另外，钙钛矿ABX₃材料在室温下具有较高的激子束缚能(60～200meV)，可在室温下可实现有效的激子发射，并且其通过其调节卤素配比来改变其能带宽度，对于实现大范围的波长调谐具有重大意义。由于钙钛矿材料良好的光吸收和发光特性，相比传统半导体材料，其微纳结构常常具有高品质因子及低阈值等优异特性，在发光二极管、激光器件和发光场效应晶体管等领域具有重大应用前景。目前已知的钙钛矿ABX₃材料光学微腔主要有：纳米线(J.Xing,X.F.Liu,Q.Zhang,S.T.Ha,Y.W.Yuan,C.Shen,T.C. Sum,Q.Xiong,Nano Lett.2015,15,4571.)，纳米棒(K.Wang,S.Sun,C.Zhang,W. Sun,Z.Gu,S.Xiao,Q,Song,Mater.Chem.Front.2016.)，六边形截面纳米片(Q. Zhang,S.T.Ha,X.Liu,T.C.Sum,Q.Xiong,Nano Lett.2014,14,5995.)，微盘(X.He, P.Liu,H.Zhang,Q.Liao,J.Yao,H.Fu,Adv.Mater.2017,1604510)等等。上述形貌钙钛矿微腔的应用对光场实现有效调控。然而与ZnO、GaN等相比，钙钛矿结构材料才刚开始用于微腔领域，相对来说微腔结构形貌比较单一，因此新型钙钛矿结构微腔的制备，对于探究其光学性质具有重大意义。另外，在正方形的微腔，类WG模式的品质因子比它的偶然简并模式品质因子高的多，有利于实现真正的单模激光器。但是正方形微腔也存在着一些问题，比如获得的模式多为会产生存在群速度色散的多模，以及光场受限不够理想，所以目前并没有在钙钛矿正方形微腔中获得高品质的单模激光输出。

发明内容