[发明专利]一种基于可调谐的掺杂无铅双钙钛矿单晶的制备方法和应用

说明书

一种基于可调谐的掺杂无铅双钙钛矿单晶的制备方法和应用，它涉及一种无铅双钙钛矿单晶的制备方法和应用。本发明的目的是要解决含有铅离子的有机‑无机杂化钙钛矿的有毒性和材料较差的稳定性限制了其在实际应用中的发展和现有制备的探测器上无法同时适用于可见光探测和X射线探测的模式的问题。方法：一、制备钙钛矿前驱体溶液；二、单晶生长；三、退火。一种基于可调谐的掺杂无铅双钙钛矿单晶用于制备平面型光电探测器。一种基于可调谐的掺杂无铅双钙钛矿单晶用于制备X射线探测器。本发明可获得一种基于可调谐的掺杂无铅双钙钛矿单晶。

技术领域

本发明涉及一种无铅双钙钛矿单晶的制备方法和应用。

背景技术

近年来，有机-无机杂化钙钛矿ABX₃(A＝CH₃NH₃⁺(MA⁺)，CH(NH₂)₂⁺(FA⁺)，Cs⁺,B＝Pb²⁺，X＝Cl^-，Br^-，I^-)材料由于其具有陷阱密度低、载流子扩散时间长、制备方法简单易行等优点成为最佳光电探测器的材料。此外，通过调节化合物中卤素元素的组成，可以实现材料吸收边连续调节且可调谐的光电特性。但铅离子的有毒性和材料较差的稳定性限制了其在实际应用中的发展。此外，现有技术制备的探测器上无法同时适用于可见光探测和X射线探测的模式。

因此如何实现制备具有可调谐的环境友好型光电探测器和X射线探测器成为了本技术的研究重点。

发明内容

本发明的目的是要解决含有铅离子的有机-无机杂化钙钛矿的有毒性和材料较差的稳定性限制了其在实际应用中的发展和现有制备的探测器上无法同时适用于可见光探测和X射线探测的模式的问题，而提供一种基于可调谐的掺杂无铅双钙钛矿单晶的制备方法和应用。

一种基于可调谐的掺杂无铅双钙钛矿单晶的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、制备钙钛矿前驱体溶液：

①、将金属氯化物和金属溴化物混合，得到混合粉末；将混合粉末溶解到HBr溶液中，得到混合溶液；

步骤一①中所述的金属氯化物为CsCl粉末和BiCl₃粉末中的一种或几种的混合物；

步骤一①中所述的金属溴化物为CsBr粉末、BiBr₃粉末和AgBr中的一种或几种的混合物；

②、将混合溶液在130℃～140℃的硅油浴氛围中加热，得到钙钛矿前驱体溶液；

二、单晶生长：

将钙钛矿前驱体溶液从130℃～140℃冷却至110℃～120℃，再继续从110℃～120℃冷却至60℃～80℃，在60℃～80℃下保持，促进单晶生长，得到产物；

三、使用异丙醇对产物冲洗，再在氮气气流中吹干，最后进行退火处理，得到Cs₂AgBiBr_6-xCl_x单晶，即为基于可调谐的掺杂无铅双钙钛矿单晶。

本发明的有益效果：

一、本发明提供的基于可调谐的掺杂无铅双钙钛矿单晶(Cs₂AgBiBr_6-xCl_x单晶)的制备方法简单易行，对于制备环境无严格要求且器件稳定，相对于传统铅基钙钛矿器件，本发明器件具有环境友好型，避免了铅的毒性对环境的影响；

二、本发明集可见光探测与X射线探测功能于一体，并制备出可调谐的钙钛矿单晶平面光电探测器和X射线探测器；