[发明专利]一种全无机无铅双钙钛矿湿度传感器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种全无机无铅双钙钛矿湿度传感器及其制备方法，属于湿度传感器技术领域。本发明采用溶液法制备了全无机Cs₂TeCl₆无铅钙钛矿颗粒，再采用全无机Cs₂TeCl₆无铅钙钛矿颗粒制备出全无机无铅双钙钛矿湿度传感器。本发明湿度传感器对湿度的变化反应很灵敏，获得了较快的响应速度，且响应范围宽，可以使用HCl气体对其进行修复，来解决长期工作在超高湿度下带来器件性能退化问题，进而可以实现多次循环使用。

技术领域

本发明涉及一种全无机无铅双钙钛矿湿度传感器及其制备方法，属于湿度传感器技术领域。

背景技术

湿度传感器因其众多潜在应用而受到了极大的关注，例如健康监测，天气预报，农业领域和航空航天探索。常见的用作传感元件的材料包括金属氧化物，光子晶体，聚合物材料和石墨烯复合材料。 但是，所有这些材料都具有复杂的合成步骤，低灵敏度和狭窄的工作范围，不利于高灵敏的湿度传感器大规模应用，最近，市面上出现了基于卤化钙钛矿的湿度传感器，卤化钙钛矿材料由于其简单的制造工艺，高灵敏度和物理特性（例如高电导率，良好的载流子迁移率和可调节的带隙），在制造高质量长期稳定湿度传感器方面具有很大的吸引力和竞争力。但是，卤化钙钛矿由于含有金属元素铅，对人体和环境带来了极大的破环，威胁人们的健康。同时铅基钙钛矿本身对水、光、热的不稳定性一直在阻碍其大规模生产和商业化应用。更严重的是，对于长期工作在高湿度环境下的湿度传感器出现性能退化问题，却一直没有得到很好解决， 并且可以做到可修复的多次循环使用的全无机无铅双钙钛矿的湿度传感器几乎没有报道。

发明内容

针对现在对于长期工作在高湿度环境下的湿度传感器出现性能退化问题，本发明提供一种全无机无铅双钙钛矿湿度传感器的制备方法及应用，采用溶液法制备全无机Cs₂TeCl₆无铅双钙钛矿颗粒，再采用全无机Cs₂TeCl₆无铅双钙钛矿颗粒制备出全无机无铅双钙钛矿湿度传感器。本发明湿度传感器对湿度的变化反应很灵敏，获得了较快的响应速度，且响应范围宽，可以使用HCl气体对其进行修复，来解决长期工作在超高湿度下带来器件性能退化问题，进而可以实现多次循环使用。

一种全无机无铅双钙钛矿湿度传感器，

包括衬底，衬底上设置有叉指电极；

Cs₂TeCl₆无铅双钙钛矿薄膜层，Cs₂TeCl₆无铅双钙钛矿薄膜层设置在叉指电极上。

所述全无机无铅双钙钛矿湿度传感器的制备方法，具体步骤如下：

（1）将TeO₂加入到浓盐酸A中，在温度为80-120℃下反应得到溶液A；CsCl加入到浓盐酸B中，在温度为80-120℃下反应得到溶液B；将溶液B逐滴滴入溶液A中，并在温度为120-160℃下搅拌反应30-50min，固液分离，采用无水乙醇洗涤固体至洗涤液为中性得到全无机的无铅双钙钛矿Cs₂TeCl₆颗粒，无铅双钙钛矿Cs₂TeCl₆颗粒进行退火处理得到退火无铅双钙钛矿Cs₂TeCl₆颗粒；

（2）将步骤（1）退火无铅双钙钛矿Cs₂TeCl₆颗粒加入至无水乙醇中，搅拌条件下分散均匀得到Cs₂TeCl₆颗粒分散液，Cs₂TeCl₆颗粒分散液滴在叉指电极上或者旋涂在叉指电极上，再置于温度为70-90℃下退火处理10-50 min即得Cs₂TeCl₆无铅双钙钛矿湿度传感器。