[发明专利]CsPbBr3

说明书

本发明公开了一种CsPbBr₃薄膜及其制备方法和器件，该制备方法包括以下步骤：取PbBr₂溶解于混合溶剂中形成PbBr₂溶液，混合溶剂为聚乙二醇和γ‑丁内酯，涂覆PbBr₂溶液进行成膜；在PbBr₂溶液进行成膜的过程中加入挥发性反溶剂，形成PbBr₂·PEG薄膜后进行第一退火处理，挥发性反溶剂与聚乙二醇互溶；在PbBr₂·PEG薄膜上涂覆CsBr溶液，进行处理以使得CsBr与PbBr₂反应生成CsPbBr₃。采用无毒的PEG和GBL作为混合溶剂溶解PbBr₂，克服了现有技术依赖有毒溶剂溶解PbBr₂的缺点，利用本发明的方法能够制备出高质量的CsPbBr₃薄膜，在基于CsPbBr₃薄膜的器件中具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及钙钛矿材料技术领域，尤其是涉及一种CsPbBr₃薄膜及其制备方法和器件。

背景技术

近年来，钙钛矿材料因其合适的带隙、高的光吸收系数、高的载流子迁移率、低的缺陷密度等优异的性质而备受瞩目。CsPbBr₃薄膜因其在大气环境中表现出优异的稳定性，在太阳能电池、发光二极管、光电探测器、阻变存储器等领域具有重要的应用价值，获得了广泛研究。目前常常使用两步法制备CsPbBr₃薄膜。第一步，制备PbBr₂薄膜，首先将PbBr₂粉末溶解在DMF中形成溶液，然后通过旋涂工艺成膜形成PbBr₂薄膜；第二步，将PbBr₂薄膜与CsBr的反应形成CsPbBr₃薄膜。现有制备CsPbBr₃薄膜的方法仍然依赖于有毒的机溶剂DMF去溶解PbBr₂，并且制备得到的CsPbBr₃薄膜的性能还有待改善。因此，寻找合适的无毒/低毒的绿色有机溶剂溶解PbBr₂同时制备出高质量的CsPbBr₃，对CsPbBr₃钙钛矿材料的广泛应用和行业的发展是十分必要的。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种CsPbBr₃薄膜的制备方法，采用无毒的聚乙二醇(PEG)和γ-丁内酯(GBL)混合溶剂作为溶解PbBr₂的溶剂，克服了现有制备CsPbBr₃钙钛矿薄膜依赖有毒溶剂溶解PbBr₂的缺点，同时能够形成高质量的CsPbBr₃薄膜，在器件如太阳能电池、光电探测器、发光二极管、阻变存储器、随机激光发射器中具有较好的应用前景。

本发明所采取的技术方案是：

本发明的第一方面，提供一种CsPbBr₃薄膜的制备方法，包括以下步骤：

取PbBr₂溶解于混合溶剂中形成PbBr₂溶液，所述混合溶剂为聚乙二醇和γ-丁内酯，涂覆所述PbBr₂溶液进行成膜；

在所述PbBr₂溶液进行成膜的过程中或者成膜后加入挥发性反溶剂，形成PbBr₂·PEG薄膜后进行第一退火处理，所述挥发性反溶剂与聚乙二醇互溶；

在所述PbBr₂·PEG薄膜上涂覆CsBr溶液，进行处理以使得CsBr与PbBr₂反应生成CsPbBr₃。

使用的混合溶剂中，GBL的加入能够有效地调节混合溶剂的粘度，克服了由纯PEG制备薄膜存在连续性差的缺陷。