[发明专利]一种具有稳定光致发光效率的钙钛矿薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有稳定光致发光效率的钙钛矿薄膜及其制备方法。该方法包括：将溴化铅与氢溴酸加入N,N‑二甲基甲酰胺中，混匀，加入无水乙醇，干燥，得到氢溴化铅；将溴甲胺、钝化剂及氢溴化铅加入N,N‑二甲基甲酰胺中，搅拌，得到钙钛矿前驱液；将钙钛矿前驱液旋涂在玻璃基底上，在旋涂过程中滴加反溶剂，得到结晶膜，即所述具有稳定光致发光效率的钙钛矿薄膜。本发明提供的制备方法，可以很好地控制钙钛矿结晶过程，并显著降低成膜缺陷，得到高成膜质量、高光致发光效率和稳定性好的钙钛矿薄膜，其制备工艺较为简单。该方法制备的钙钛矿薄膜，在365nm光源激发下，能够发出天蓝色光。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种具有稳定光致发光效率的钙钛矿薄膜及其制备方法。

背景技术

近年来，有机-无机杂化卤化钙钛矿(Organic-inorganic hybrid halideperovsikite，OIHP)材料已成为光(电)领域的研究热点；该类材料具有吸光系数高、载流子寿命长、禁带宽度可调控、可溶液处理等优点，被认为是光(电)技术领域最为理想的基础材料之一。诸多研究工作已经证实该类材料在太阳能电池，发光二极管，激光器和光电探测器和光通讯等领域具有很好的应用前景(Nature, 2018, 562(7726): 245; Journal of theAmerican Chemical Society, 2018, 140(26): 8110-8113; Advanced FunctionalMaterials, 2019: 1902346)。但是，OIHP材料及其制备过程中存在的缺陷限制了其相关性能的进一步提升(The journal of physical chemistry letters, 2014, 5(8): 1312-1317; Chemical Society Reviews, 2018, 47(12): 4581-4610;The journal ofphysical chemistry letters, 2019, 10(10): 2629-2640)。

因此，降低OIHP材料缺陷，从而实现该类钙钛矿材料光致发光效率和稳定性的提升是其实际应用的重要前提之一。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种具有稳定光致发光效率的钙钛矿薄膜及其制备方法。本发明提供的钙钛矿薄膜材料，其薄膜缺陷低、光致发光效率高(~100%)、且具有较高的光致发光稳定性(包括空气稳定性和化学稳定性)。

本发明提供的一种具有稳定光致发光效率的钙钛矿薄膜的制备方法。该方法首先合成了中间体材料HPbBr₃，再将一定比例的CH₃NH₂Br(MABr)、HPbBr₃混合在DMF中并加入一定量的钝化剂，制成不同配比的前驱液；将前驱液旋涂在洁净的透明玻璃基底上，在5~7s滴加反溶剂，得到形貌均一，缺陷密度极低的钙钛矿薄膜。该方法制备的钙钛矿薄膜，在365nm光源激发下，发出天蓝色光(其波长为486nm)，其光致发光效率PLQY为~100%，且具有良好的光致发光稳定性。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的一种具有稳定光致发光效率的钙钛矿薄膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）中间体的合成：将溴化铅(PbBr₂)与氢溴酸(HBr)加入有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，混合均匀，得到混合液，然后加入无水乙醇，干燥，得到中间体氢溴化铅(HPbBr₃)；

（2）前驱液的制备：将溴甲胺(MABr)、钝化剂及步骤（1）所述氢溴化铅(HPbBr₃)加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，搅拌处理，得到钙钛矿前驱液；

（3）钙钛矿薄膜的制备：将步骤（2）所述钙钛矿前驱液旋涂在洁净的玻璃基底上，在旋涂过程中滴加反溶剂，得到结晶膜，即所述具有稳定光致发光效率的钙钛矿薄膜。