[发明专利]基于图案化钙钛矿单晶阵列的防伪结构及其制备和应用

权利要求书

1.一种防伪结构，包括基底，以及位于基底之上的图案化模板层和钙钛矿单晶阵列，其中所述图案化模板层形成图案坑阵列，钙钛矿单晶生长在图案化模板层的图案坑中，每个图案坑中均生长有且仅有一个位置、大小及取向随机的钙钛矿单晶，形成钙钛矿单晶阵列。

2.如权利要求1所述的防伪结构，其特征在于，所述基底为硬质基底或柔性基底，其材料对钙钛矿前驱体溶液的浸润性较好；所述图案化模板层的材料对钙钛矿前驱体溶液的浸润性较差。

3.如权利要求2所述的防伪结构，其特征在于，所述基底的材料是玻璃、硅片或聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述图案化模板层的材料选自下列材料中的一种或多种的混合：聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺]、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯咔唑、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚烯烃弹性体和纤维素。

4.如权利要求1所述的防伪结构，其特征在于，所述图案化模板层的图案是圆形、正方形或其他多边形的坑状阵列，单个图案坑的线度在1μm～1mm，深度在10nm～1cm，相邻两个图案坑的中心距离在1μm～1mm。

5.如权利要求1所述的防伪结构，其特征在于，所述图案化模板层和钙钛矿单晶阵列上覆盖有透明顶部保护层。

6.权利要求1所述防伪结构的制备方法，包括以下步骤：

1)在基底上制备图案化模板层；

2)在图案化模板层上涂布钙钛矿前驱体溶液，然后结晶形成钙钛矿单晶阵列。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，还包括步骤3)在图案化模板层和钙钛矿单晶阵列上制备透明顶部保护层。

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤1)制备图案化模板层包括：

1a)将形成图案化模板层的材料通过旋涂、滴涂、喷涂、刮刀涂布或狭缝涂布的方式在基底上形成连续的薄膜；

1b)通过光刻的方法在薄膜上制备一层具有特定图案的光刻胶；

1c)用弱极性溶剂洗掉未被光刻胶遮盖的薄膜部分；

1d)去掉表面的光刻胶，形成图案化模板层。

9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤2)制备钙钛矿单晶阵列包括：

2a)在图案化模板层上涂布钙钛矿前驱体溶液，使钙钛矿前驱体溶液进入图案化模板层的图案坑中，形成图案化的钙钛矿前驱体溶液阵列；

2b)通过基于奥斯瓦尔德熟化的结晶流程，将图案化的钙钛矿前驱体溶液阵列结晶为钙钛矿单晶阵列。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤2b)的奥斯瓦尔德熟化的结晶流程包括：

i)将形成图案化的钙钛矿前驱体溶液阵列的样品置于不良溶剂气体氛围中，在反溶剂作用下钙钛矿前驱体溶液结晶，在每个图案坑中形成有且仅有一个较大的晶体以及多个较小的晶体；

ii)将样品置于良溶剂气体氛围中，使得每个图案坑中的较大的晶体部分溶解，而多个较小的晶体完全溶解；

iii)撤去良溶剂气体氛围，将样品放置于空气中，使每个图案坑中的钙钛矿溶液重新结晶；

iv)重复步骤ii)～iii)循环一到多次，根据奥斯瓦尔德熟化理论，在每个循环过程中较小的晶体溶解并重新结晶于较大的晶体上，最终在每个图案坑中形成有且仅有一个钙钛矿单晶，得到钙钛矿单晶阵列。

11.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤i)中所述不良溶剂为异丙醇、甲苯和/或氯苯，步骤ii)中所述良溶剂为N，N-二甲基甲酰胺和/或二甲基亚砜。