[发明专利]一种实现基于杂化铅基钙钛矿纳米片制备TEM样品的方法

说明书

本发明公开一种实现制备杂化铅基钙钛矿纳米片TEM样品的方法，通过转移基于PDMS膜的卤化铅纳米片到TEM的多种类载网支持膜，进一步实现不同类型钙钛矿纳米片的生长制备，最后通过TEM，进行结构表征，可以研究样品内部的晶相分布。本发明提供的杂化铅基钙钛矿纳米片制备TEM样品的方法具有可精准定点转移、灵活普适、无水接触、可控性好、样品损伤小、重复性好、产量高、成本低等优点，对挖掘钙钛矿材料内部晶体结构，发现新物理机制，以及推广至其它不同类型钙钛矿材料都具有着重要的科学意义和应用价值。

技术领域

本发明涉及一种灵活普适、样品损伤小、重复性高的杂化铅基钙钛矿纳米片制备TEM样品的方法，有助于研究金属卤化物钙钛矿材料的内部结构、物理机制及器件优化。

背景技术

近年来，杂化钙钛矿材料由于其独特的光电性能在光伏领域引起了广泛的关注。钙钛矿纳米片凭借新奇的特性迅速崛起，其将二维材料和杂化钙钛矿这两类新型功能材料的优势有效结合，使得二维钙钛矿既秉承了三维体材料高吸收与发光效率、带隙灵活可调、双极性传输等优点，还具有量子效应强、可界面调控、可微纳加工等特性，是不可多得的微纳光电器件的功能层材料。

然而，杂化钙钛矿的微观性质仍没有得到很好的理解。杂化钙钛矿在目前内部结构方面，存在着制样方法不灵活、后期可操作性不强的问题。主要体现在以下三个方面：1)钙钛矿较为敏感，在环境中(例如紫外线或水汽)暴露时的有不稳定性问题；2)钙钛矿对有机溶剂非常敏感，在制备样品的过程中很容易受其他溶剂的影响，从而不利于研究其固有晶相；3)钙钛矿生长在衬底上，和衬底的粘性很大，这给TEM制样带来了很大的不便。因此，很有必要开发一种钙钛矿纳米片制备TEM样品的方法，促进对钙钛矿纳米片的内部结构、物理机制及器件应用的研究。

目前关于钙钛矿TEM的制样方法，主要有两种，一种是溶剂法，即，将钙钛矿浓溶液分散到有机溶剂中，从而使用碳支持膜承载溶液中的部分钙钛矿溶质，并进行TEM测试。这种方法主要针对无机钙钛矿量子点胶体溶液，而有机无机杂化钙钛矿对有机溶剂更为敏感，所以这种方法很容易破坏稳定性；另一种方法是切割法，即，将钙钛矿样品从衬底撕取到碳支持膜上，从而进行TEM测试。这种方法主要针对钙钛矿薄膜，但是钙钛矿薄膜一般与衬底会有较大的作用力，这种方法需要一定的灵巧性，并且钙钛矿薄膜的制备一般会引入其他杂质，并不利于研究钙钛矿本身的晶相结构。而本文考虑了钙钛矿的种种条件限制，提出了一种灵活普适、样品损伤小、重复性好的高质量杂化铅基钙钛矿纳米片制备TEM样品的方法，有助于研究钙钛矿材料的内部结构、物理机制及器件优化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种基于杂化铅基钙钛矿纳米片制备TEM样品的方法。本发明提出了一种灵活普适、样品损伤小、重复性好的高质量杂化铅基钙钛矿纳米片制备TEM样品的方法，有助于研究钙钛矿材料的内部结构、物理机制及器件优化。

本发明所提供的技术方案如下：一种基于杂化铅基钙钛矿纳米片制备TEM样品的方法，通过转移后处理工艺来制备卤化铅纳米片或杂化铅基钙钛矿纳米片，所描述制备方法具有灵活普适、可控性好、重复性好、产量高、成本低等优点。具体包括：(1)将搅匀的卤化铅溶液置于低温条件下，待其析出晶体后，在胶带上进行机械剥离，再直接以PDMS膜与载玻片组成的窗口轻按胶带，并迅速提起，得到基于载玻片窗口的PDMS-卤化铅纳米片；(2)将基于载玻片窗口的PDMS-卤化铅纳米片倒置于转移平台上方，并使用高温胶带将TEM载网支持膜边缘贴至衬底上，将基于衬底的TEM载网支持膜置于转移平台下方，再进行转移，得到基于衬底-TEM载网支持膜的薄层卤化铅纳米片；(3)将基于硅片衬底-TEM载网支持膜的薄层卤化铅纳米片置于管式炉下游生长区，将另一种卤化物前驱体AX置于上游蒸发区，抽负压，加热，通过离子插入，实现不同类型钙钛矿纳米片的制备和进一步TEM结构表征。