[发明专利]一种无机钙钛矿型锰氧化物可见光电导薄膜的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种无机钙钛矿型锰氧化物可见光电导薄膜的制备方法及应用，包括：取稀土金属盐和MnC₄H₆O₄·4H₂O加入乙醇中，得到混合溶液；在搅拌中，在混合溶液中先后加入一水柠檬酸和聚合物，搅拌、加热回流，得到提拉溶胶；将单晶衬底依次用去离子水、丙酮超声清洗，烘干；将烘干后的单晶衬底置于浸渍提拉镀膜机上，将提拉溶胶置于浸渍提拉镀膜机内，设置浸渍提拉参数，浸渍提拉得到薄膜；将浸渍提拉得到的薄膜置于马弗炉中烧结，即制得无机钙钛矿型锰氧化物可见光电导薄膜。本发明的RMnO₃外延薄膜在不同强度可见光照射下，薄膜中产生明显的光电流，电导率变化明显，响应迅速，随着辐照光强的增加，光电流也随之增强。

技术领域

本发明涉及光电导薄膜制备技术领域，具体涉及一种无机钙钛矿型锰氧化物可见光电导薄膜的制备方法。

背景技术

光电导材料是一种重要的信息功能材料，可在光照(如X射线、紫外、可见、红外、太赫兹波等)条件下产生非平衡载流子，引起其电性能发生变化，能灵敏、快速地将接收到的光信号转换成相应的电信号，广泛应用于光电探测、光通讯、工业监控、夜视成像、导弹制导等领域。之前，人们关注较多的是紫外、红外及太赫兹波光电导材料，而对可见光电导材料的研究却相对较少。实际上，约占太阳光谱总量43％的可见光具有频谱(颜色)丰富、密度高、空间分辨率高等特性，如何利用可见光电导材料对不同颜色光的响应性差异进行多态信息存储、无线传输及高精探测，已成为当前该领域的研究前沿。其中，金属硫化物(如CdS、PdS]等)及硒化物(如CdSe等)对可见光吸收能力强、光电转换效率高，当前研究最多、应用最广。但是，这些硫化物及硒化物稳定性差、毒性较大，在使用过程中不仅容易引起人体中毒，而且会导致环境污染，这也极大地限制了其应用。近年来，国内外学者研究表明，具有ABO₃型钙钛矿或类钙钛矿结构的无机复合氧化物，如LaCoO₃，表现出明显的可见光电导效应；而且，该类材料具有晶体结构的高度可调性，可以通过结构调整有效调控其可见光响应行为。而钙钛矿结构锰氧化物RMnO₃(R＝La、Pr、Nd、Sm、Eu)，由于具有电荷与轨道有序、相分离等特性，尤其是B位锰离子的变价，而具有巨磁电阻效应、光催化活性、气敏效应等，应用领域颇广。

如能将RMnO₃外延薄膜用作光电导材料，不仅可以解决传统金属硫化物及硒化物等光电导材料稳定性差、有毒的问题，而且可借助单晶衬底对外延薄膜生长的诱导和限制作用，调节RMnO₃外延薄膜所受的应力和结构畸变，实现对薄膜光电特性的调控，这是光电材料领域一个重要的发展法向。目前，还没有RMnO₃薄膜用作可见光电导材料的相关专利或文献报道。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种无机钙钛矿型锰氧化物可见光电导薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、取稀土金属盐和MnC₄H₆O₄·4H₂O加入乙醇中，得到混合溶液；

步骤二、在搅拌中，在混合溶液中先后加入一水柠檬酸和聚合物，在50～65℃下反应温度下搅拌、加热回流8～12h，得到提拉溶胶；

步骤三、将单晶衬底依次用去离子水、丙酮超声清洗15～30min，在75～85℃下烘干；将烘干后的单晶衬底置于浸渍提拉镀膜机上，将提拉溶胶置于浸渍提拉镀膜机内，设置浸渍提拉参数，浸渍提拉得到薄膜；

步骤四、将浸渍提拉得到的薄膜置于马弗炉中烧结，烧结过称为：以1℃/min升温至500℃，保温15～30min，以10℃/min升温至600～900℃，保温2h，然后以1℃/min速率降至室温，即制得无机钙钛矿型锰氧化物可见光电导薄膜。