本發(fā)明屬于材料合成領域，涉及一種全無機鈣鈦礦多孔薄膜的冷凍干燥制備方法。

背景技術：

近年來，全無機鈣鈦礦材料由于具有較高的穩(wěn)定性、出色的光伏性能和較高的能量轉化率，使得其在太陽能電池、激光、探測器等領域應用廣泛。

全無機鈣鈦礦薄膜主要以納米晶薄膜為主，首先該納米晶通過液相合成法制備分散在膠體溶液里，然后采用旋涂、滴涂、離心等工藝組裝成膜。為了獲得較小的顆粒、較高的溶液分散性和薄膜質量，在液相合成的過程使用了大量的表面活性劑，雖然提高了吸光率，嚴重阻礙了薄膜載流子的輸運，無法發(fā)揮出全無機鈣鈦礦單晶的超高載流子遷移率、超長載流子擴散長度等優(yōu)點。而且，用這種工藝制備的薄膜很薄(20-100nm)，透光率高，大大降低了光電器件的量子效率。

因此，需要一種新的全無機鈣鈦礦多孔薄膜的制備方法以解決上述問題。

技術實現要素：

為解決現有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種全無機鈣鈦礦多孔薄膜的冷凍干燥制備方法。

為了實現上述目標，本發(fā)明采用如下的技術方案：

一種全無機鈣鈦礦多孔薄膜的冷凍干燥制備方法，包括以下步驟：

1)、將鹵化銫鹽CsX與鹵化鉛鹽PbY₂以1：1的比例溶于有機溶劑中，利用超聲使其完全溶解，得到鈣鈦礦CsPbXY₂前驅體溶液；

2)、將步驟1)得到的鈣鈦礦CsPbXY₂前驅體溶液涂在襯底上；

3)、將步驟2)的襯底放入冷凍干燥箱內，在0℃，10Pa的狀態(tài)下靜置10h后取出，得到全無機鈣鈦礦多孔薄膜。

更進一步的，步驟1)的鈣鈦礦CsPbXY₂前驅體溶液中鹵化銫鹽CsX和鹵化鉛鹽PbY₂的濃度均為1～1.5mol/L。

更進一步的，其中，步驟1)中鹵化銫鹽CsX中X為Cl、I或Br。

更進一步的，其中，步驟1)中鹵化鉛鹽PbY₂中Y為Cl、I或Br。

更進一步的，其中，步驟1)中有機溶劑為二甲基亞砜或N,N-二甲基甲酰胺。

更進一步的，步驟2)中鈣鈦礦CsPbXY₂前驅體溶液鋪滿整個襯底。

更進一步的，步驟2)中所述襯底為玻璃片襯底、硅片襯底或者柔性襯底

有益效果：本發(fā)明利用冷凍干燥法制備得到的鈣鈦礦多孔薄膜，沒有添加任何表面活性劑，不僅具有很高的吸光系數，且具有較高的載流子遷移率，可以很好的應用各種光電器件當中。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1的掃描顯微鏡表面形貌圖；

圖2為本發(fā)明實施例1的掃描顯微鏡截面形貌圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領域技術人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。

本發(fā)明為一種全無機鈣鈦礦多孔薄膜的冷凍干燥制備方法，首先將鹵化鉛與鹵化銫溶解在有機溶劑里，之后將混合溶液滴涂在玻璃片、硅片或者柔性襯底上，待溶液鋪滿整個襯底。然后將帶有溶液的襯底放入冷凍干燥箱內，先降溫至零度并且保持，然后打開抽氣泵使得箱內壓強處于10Pa，并保持10h，此時，襯底上鈣鈦礦溶液經過冷凍干燥已經形成一層均勻且多孔的薄膜，最后關掉設備，取出樣品即可。本發(fā)明利用冷凍干燥法制備的鈣鈦礦多孔薄膜，沒有添加任何表面活性劑，不僅具有很高的吸光系數(4.3×10⁴cm^-1)，且具有較高的載流子遷移率(421cm²/Vs)，可以很好的應用各種光電器件當中。

實施例1

步驟1：將2mmol的CsBr和2mmol的PbBr₂溶于20mL的二甲基亞砜中，并超聲使其完全溶解，制成鈣鈦礦CsPbBr₃前驅體溶液；

步驟2：將鈣鈦礦CsPbBr₃前驅體溶液旋涂在玻璃片襯底上，使溶液鋪滿整個襯底；

步驟3：將上述襯體放入冷凍干燥箱內，在0℃，10Pa的狀態(tài)下靜置10h后取出，薄膜的掃描顯微鏡形貌圖見附圖1,薄膜的截面圖見附圖2。

實施例2

步驟1：將2mmol的CsI和2mmol的PbI₂溶于20mL的二甲基亞砜中，并超聲使其完全溶解，制成鈣鈦礦CsPbI₃前驅體溶液。

步驟2：將鈣鈦礦CsPbI₃前驅體溶液旋涂在硅片襯底上，使溶液鋪滿整個襯底。

步驟3：將上述襯體放入冷凍干燥箱內，在0℃，10Pa的狀態(tài)下靜置10h后取出，得到多孔薄膜。

實施例3

步驟1：將2mmol的CsCl和2mmol的PbCl₂溶于20mL的N,N-二甲基甲酰胺中，并超聲使其完全溶解，制成鈣鈦礦CsPbCl₃前驅體溶液。

步驟2：將鈣鈦礦CsPbCl₃前驅體溶液旋涂在玻璃片襯底上，使溶液鋪滿整個襯底。

步驟3：將上述襯體放入冷凍干燥箱內，在0℃，10Pa的狀態(tài)下靜置10h后取出，得到多孔薄膜。

實施例4

步驟1：將3mmol的CsCl和3mmol的PbCl₂溶于20mL的N,N-二甲基甲酰胺中，并超聲使其完全溶解，制成鈣鈦礦CsPbCl₃前驅體溶液。

步驟2：將鈣鈦礦CsPbCl₃前驅體溶液旋涂在玻璃片襯底上，使溶液鋪滿整個襯底。

步驟3：將上述襯體放入冷凍干燥箱內，在0℃，10Pa的狀態(tài)下靜置10h后取出，得到多孔薄膜。

實施例5

步驟1：將3mmol的CsI和3mmol的PbI₂溶于20mL的二甲基亞砜中，并超聲使其完全溶解，制成鈣鈦礦CsPbI₃前驅體溶液。

步驟2：將鈣鈦礦CsPbI₃前驅體溶液旋涂在硅片襯底上，使溶液鋪滿整個襯底。

步驟3：將上述襯體放入冷凍干燥箱內，在0℃，10Pa的狀態(tài)下靜置10h后取出，得到多孔薄膜。