[发明专利]全无机卤化物钙钛矿CsPbBr3

说明书

本发明涉及一种全无机卤化物钙钛矿CsPbBrsubgt;3/subgt;晶片表面二次相颗粒显现方法，选用MgO和无水乙醇作为抛光液，多次抛光后获得光滑、平整、无划痕的表面。将抛光后的晶片在体积分数为5‑20％的氢溴酸乙醇溶液中腐蚀后用无水乙醇除去表面残留腐蚀液，最后用高纯氮气吹干。最后，使用SEM和EDS实现对二次相颗粒形貌、尺寸、分布和组分特征等参数的精确表征。本发明用氢溴酸乙醇溶液对晶片表面进行腐蚀，晶体中镶嵌分布的二次相颗粒轮廓完整显现，实现对二次相颗粒形貌、尺寸、分布和组分参数的直接观察和精确表征，以及研究二次相颗粒对晶体性能的影响。该方法可以应用于CsPbBrsubgt;3/subgt;晶片抛光和二次相颗粒研究领域。

技术领域

本发明属于全无机铅卤化物钙钛矿晶片表面二次相颗粒的显现方法，涉及一种全无机卤化物钙钛矿CsPbBr₃晶片表面二次相颗粒显现方法。

背景技术

全无机铅卤化物钙钛矿材料CsPbBr₃在高效光伏电池、发光二极管、光电探测器和激光器等领域有着广泛的应用。同时，CsPbBr₃符合室温核辐射探测器对材料的要求，在高能射线探测领域展现出巨大的应用潜力和优势。通常采用溶液法(逆温结晶法)和熔体法(布里奇曼法)来制备全无机卤化物钙钛矿CsPbBr₃单晶体。然而，在采用CsBr和PbBr₂作为原料制备CsPbBr₃时，极难避免副产物CsPb₂Br₅和Cs₄PbBr₆的出现，即所谓的二次相颗粒。二次相颗粒的存在会显著影响晶体内载流子的输运性能和所制备器件的表面状态以及漏电流等。但是，由于其光学禁带宽度大于基体，造成常规的红外透过成像技术无法直接观察。因此，发明一种直接观察CsPbBr₃晶体中二次相颗粒的方法，对于研究二次相颗粒形成及其对CsPbBr₃材料光电性能的影响，进而改进器件的制备技术至关重要。

通常，溶液法制备CsPbBr₃晶体过程中，晶体自发形核长大。由于生长条件差异，制备出的晶体呈现出不同的形态，不利于核辐射探测器件的制备。熔体法制备的大尺寸晶锭同样需要进行切割、划片以制备出特定尺寸的器件。生长完的晶体表面和切割后的晶体表面均存在大量缺陷，包括生长态宏观结构缺陷在表面的富集，表面沾污和切割导致的表面损伤等。晶片经过抛光获得光滑洁净表面，能够减少表面观察及物相鉴定时的干扰因素，且有效改善表面状态，减小器件漏电流。晶体表面磨抛处理的研究报道较多，通常根据材料种类选取相应的抛光液和磨抛方法。

对于同样软脆特性的半导体材料CdZnTe晶体，文献1：中国专利“CN201710277234.4”公开了一种CdZnTe平面探测器表面处理方法，分别选用MgO和精抛液作为抛光液，获得光滑、平整、无划痕的晶体表面，后经过腐蚀和钝化，有效降低了CdZnTe晶片表面漏电流，提高了能量分辨率。但是，由于全无机铅卤化物钙钛矿半导体CsPbBr₃与常用溶剂水会发生反应，给晶体的后续表面加工带来困难。目前，CsPbBr₃晶体表面处理的磨抛液选取及磨抛方法没有相关报道。

二次相颗粒在晶体内镶嵌分布，在抛光后的光滑晶体表面仍无法实现直接观察，需要进一步的工艺处理。由于二次相颗粒和CsPbBr₃晶体的结构常数差异很大，在两者接触界面处存在大量的错配缺陷，有着较高的化学活性。通过选取特定的腐蚀溶液，在二者之间的接触界面处实现优先腐蚀，进而使得二次相颗粒轮廓完整显现。并通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)，有望实现对二次相颗粒形貌、尺寸、分布和组分特征等参数精确分析表征，最终有利于研究二次相颗粒形成机理以及对性能影响。