[发明专利]基于两相法的有机-无机杂化钙钛矿单晶制备方法

权利要求书

1.基于两相法的有机-无机杂化钙钛矿单晶制备方法，其特征在于，将含有第一反应物的卤代物溶液作为下层溶液，在下层溶液上缓慢滴加密度较下层溶液轻的有机物溶液构建两相界面，继续滴加第二反应物，将含有第二反应物的有机物溶液作为上层溶液，上层溶液密度小于下层溶液，第一反应物和第二反应物在下层溶液和上层溶液的界面接触处反应生成有机-无机杂化钙钛矿单晶薄片；

下层溶液和上层溶液在连通器的一个通口内反应，通过在连通器非反应通口内加入不同溶度的下层溶液，和/或在连通器反应通口内加入不同溶度的可溶性金属盐溶液，调控反应时的各溶液浓度；

所述的有机-无机杂化钙钛矿单晶为A_xA'_(1-x)MX_yX'_(3-y)，A、A'、X和X'由含有第一反应物的卤代物溶液提供，M由第二反应物提供；A为Cs或Rb，A'为CH3NH₃⁺，H₂N-CH＝NH₂⁺或(CH₃)₄N⁺；M为Pb、Sn或Ge，X及X'为I、Br或Cl，x的取值为0～1，y的取值为0～3。

2.根据权利要求1所述的基于两相法的有机-无机杂化钙钛矿单晶制备方法，其特征在于，下层溶液和上层溶液在连通器的一个通口内反应，通过对连通器进行油浴或水浴，或在连通器非反应通口内加入不同温度的下层溶液，控制反应温度低于120℃。

3.根据权利要求1所述的基于两相法的有机-无机杂化钙钛矿单晶制备方法，其特征在于，所述的卤代物溶液中，

溶剂为氢溴酸、氢碘酸、氢氯酸、γ-丁内酯、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和N-甲基-2-吡咯烷酮中的至少一种；

作为第一反应物的卤代物为溴甲胺CH₃NH₃Br、溴甲脒H₂N-CH＝NH₂Br、溴化四甲胺(CH₃)₄NBr、碘甲胺CH₃NH₃I、碘甲脒H₂N-CH＝NH₂I、碘化四甲胺(CH₃)₄NI、氯甲胺CH₃NH₃Cl、氯甲脒H₂N-CH＝NH₂Cl、氯化四甲胺(CH₃)₄NCl、氯化铯CsCl、溴化铯CsBr、碘化铯CsI、氯化铷RbCl、溴化铷RbBr或碘化铷RbI中的至少一种。

4.根据权利要求1或3所述的基于两相法的有机-无机杂化钙钛矿单晶制备方法，其特征在于，所述的卤代物溶液中还包括作为还原剂的次磷酸。

5.根据权利要求1或3所述的基于两相法的有机-无机杂化钙钛矿单晶制备方法，其特征在于，下层溶液在室温至80℃范围内的密闭容器中配制。

6.根据权利要求1所述的基于两相法的有机-无机杂化钙钛矿单晶制备方法，其特征在于，所述的有机物溶液中，

有机物为石油醚、正己烷、环己烷和对二甲苯中的至少一种；

第二反应物为碘化亚锡、二甲基氧化锡、溴化亚锡、氯化亚锡、三丁基氢化锡、四氯化锡、二丁基氧化锡、异辛酸亚锡、碘化铅、溴化铅、氯化铅、醋酸铅、异辛酸铅、环烷酸铅、氯化锗、溴化锗和碘化锗中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的基于两相法的有机-无机杂化钙钛矿单晶制备方法，其特征在于，所述卤代物溶液的浓度为0.01-6.0mol/L。

8.根据权利要求1所述的基于两相法的有机-无机杂化钙钛矿单晶制备方法，其特征在于，所述上层溶液中有机物与卤代物溶液的体积比为1:(1～50)；第二反应物与卤代物溶液的体积比为1：(10～900)。