[发明专利]一种CsPbCl3

说明书

本发明提供了一种CsPbCl₃单晶的制备方法，包括：分别配制第一温度下的PbCl₂的水溶液和CsCl的水溶液，第一温度大于室温；将PbCl₂的水溶液与CsCl的水溶液混合得到生长溶液，其中，PbCl₂与CsCl的摩尔比小于或等于1:6；将预处理后的表面平整的衬底插入生长溶液中，按照预设降温程序对生长溶液进行降温，以在衬底表面上生长CsPbCl₃单晶。本发明的方案通过在高于室温的第一温度下进行原料水溶液配制，得到足够浓度的PbCl₂的水溶液，以保证单晶生长的顺利进行。同时，通过控制PbCl₂与CsCl的摩尔比以及晶体生长过程中的降温流程，能够直接在衬底上生长得到适当尺寸的PbCl₃单晶。本发明的制备方法实现了以水作为溶剂，简单环保，成本低廉。

技术领域

本发明涉及化学制备技术领域，特别是一种CsPbCl₃单晶的制备方法。

背景技术

钙钛矿结构具有优异的载流子输运、高吸光度、缺陷不敏感等一系列优异的特性，近几年广受科研人员的关注，在发光照明、太阳能电池、光电探测器等领域都有巨大的应用。单晶样品比起薄膜样品有着载流子寿命更长、晶体稳定性更高等优势，更加适合于各种光电器材的应用。CsPbCl₃单晶作为钙钛矿家族中的一员，其带隙在Eg3.0eV，也就是说，CsPbCl₃单晶是一种宽带隙半导体，因此，很适合用于制备紫外光电探测器。

目前，CsPbCl₃单晶的制备方法主要有以下两种：第一种为传统方法，先把反应原料CsCl和PbCl₂等在800℃的温度下高温熔融，再进行结晶以生长 CsPbCl₃单晶。这种传统方法十分复杂且能耗高。第二种为溶剂法，其中需要用到大量有毒溶剂DMSO(DimethylSulfoxide，二甲基亚砜)，不符合环境友好的要求，并且，因为CsCl在DMSO中的溶解度很小，此种方法生长出的 CsPbCl₃单晶的晶体尺寸较小(20μm左右)，应用价值较低。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的CsPbCl₃单晶的制备方法。

本发明的一个目的在于提供一种CsPbCl₃单晶的制备方法，该方法以水作为溶剂，简单环保，成本低廉。

本发明的一个进一步的目的在于通过对原料PbCl₂和CsCl的水溶液浓度的控制和对生长溶液的降温速率的控制，生长出较大晶体尺寸的CsPbCl₃单晶。

本发明的再一个目的在于通过控制衬底的插入角度，提高生长出的CsPbCl₃单晶的均匀度。

根据本发明实施例的一方面，提供了一种CsPbCl₃单晶的制备方法，包括：

分别配制第一温度下的PbCl₂的水溶液和CsCl的水溶液，第一温度大于室温；

将PbCl₂的水溶液与CsCl的水溶液混合得到生长溶液，其中，PbCl₂与CsCl 的摩尔比小于或等于1:6；

将预处理后的表面平整的衬底插入生长溶液中，按照预设降温程序对生长溶液进行降温，以在衬底表面上生长CsPbCl₃单晶。

可选地，PbCl₂与CsCl的摩尔比在1:9至1:6范围内。

可选地，PbCl₂的水溶液的浓度在0.09-0.25mmol/ml范围内；