CN107170896A - 一种钙钛矿柔性光探测器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种钙钛矿柔性光探测器及其制备方法，包括如下步骤，步骤1，制备钙钛矿溶液；步骤2，在清洗干燥后的柔性基片上通过单向刮刀法制备钙钛矿薄膜，得到钙钛矿柔性薄膜；步骤3，将制备得到的钙钛矿柔性薄膜进行退火处理；步骤4，在退火后的钙钛矿柔性薄膜上蒸镀金电极，得到钙钛矿柔性光探测器。该薄膜相比较于传统旋涂法制备的钙钛矿薄膜，在性能上具有结晶质量高，晶界少，吸收波段宽，载流子寿命长，空气稳定好等优点，在制备技术上，成本低，生产工艺简单，能耗低而且能大规模生产。基于本发明的钙钛矿柔性光探测器具有十分优异的光探测率、光响应度、弯曲稳定性和器件寿命。

Description

一种钙钛矿柔性光探测器及其制备方法
技术领域
本发明涉及柔性光探测器，具体为一种钙钛矿柔性光探测器及其制备方 法。
背景技术
有机-无机钙钛矿由于具有宽的光吸收和载流子传输距离，在光电领域 引起了巨大的研究热潮。基于钙钛矿大尺寸单晶的光探测器取得了优异的性 能。然而大尺寸钙钛矿单晶却无法采用连续的卷对卷技术制备以及柔性器件 制备。虽然基于钙钛矿薄膜的光探测器具有重量轻、可大尺度制备和可柔性 制备的优点；然而目前制备的钙钛矿纳米颗粒薄膜存在大量的晶界和缺陷， 导致光生载流子复合严重，限制了量子效率和载流子寿命，成为钙钛矿柔性 光探测器的进一步发展的瓶颈。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种钙钛矿柔性光探测器及其 制备方法，制备得到的钙钛矿薄膜质量接近单晶，使得基于此钙钛矿薄膜的 柔性光探测器具有非常优异的光探测率、响应率、弯曲稳定性和器件寿命。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种钙钛矿柔性光探测器制备方法，包括如下步骤，
步骤1，制备钙钛矿溶液；
步骤2，在清洗干燥后的柔性基片上通过刮刀法制备钙钛矿薄膜，得到 钙钛矿柔性薄膜；
首先，将清洗干燥后的柔性基片固定在热台的工作平面上，并在80- 140℃温度下预热5分钟；
其次，固定刮刀并调节刮刀与水平基片夹角为30-90°，调节刮刀和柔 性基片之间狭缝距离保持固定；通过滴加钙钛矿溶液填充柔性基片和刮刀之 间的狭缝；
最后，在低于80％湿度的空气或者氮气环境下，控制热台温度在80- 140℃，以10-50mm/min的速度单向水平移动刮刀，拖动钙钛矿溶液在柔性 基片上成膜，得到纤维晶具有单晶性质的钙钛矿取向单晶纤维柔性薄膜，即 所述的钙钛矿柔性薄膜；
步骤3，将制备得到的钙钛矿柔性薄膜进行退火处理；
步骤4，在退火后的钙钛矿柔性薄膜上蒸镀金电极，得到钙钛矿柔性光 探测器。
优选的，步骤2中，刮刀和柔性基片之间狭缝距离为50到200μm。
优选的，步骤2中，所述滴加的钙钛矿溶液的体积与钙钛矿薄膜面积关 系为3～5μL/cm2。
优选的，步骤1中，制备钙钛矿溶液时；
将有机-无机卤素钙钛矿前聚体加入有机溶剂中，浓度在0.5M到1.2M 之间；将混合均匀后的溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并搅 拌四小时以上；以0.45μm孔径的聚四氟乙烯过滤膜过滤得到钙钛矿溶液 备用；
其中，所述有机-无机卤素钙钛矿分别为MAPbI3或MAPbBr3；其对应 的前聚体分别为MAI和PbI2，以及MABr和PbBr2；对应的前聚体的摩尔 配比为MAI:PbI2＝1:(0.5-1.5)，MABr:PbBr2＝1:(0.5-1.5)；
所述的有机溶剂分别为二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或γ-丁内酯。
进一步，根据不同的钙钛矿溶液，所述热台温度分别为当采用二甲基甲 酰胺溶液时的80-120℃，当采用二甲基亚砜溶液时的110-140℃，当采用 γ-丁内酯溶液时的120-150℃。
优选的，步骤3中退火时，将制备得到的钙钛矿柔性薄膜放置在80℃ 到150℃热台上热退火8-10分钟。
优选的，步骤2中，所述的柔性衬底为柔性PET薄膜。
一种钙钛矿柔性光探测器，由本发明所述的制备方法制备得到。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明的钙钛矿光探测器中的钙钛矿薄膜为单向刮刀法制备的单晶钙钛 矿取向纤维晶。该薄膜相比较于传统旋涂法制备的钙钛矿薄膜，在性能上具 有结晶质量高，晶界少，吸收波段宽，载流子寿命长，空气稳定好等优点， 在制备技术上，成本低，生产工艺简单，能耗低而且能大规模生产。基于本 发明的钙钛矿柔性光探测器具有十分优异的光探测率、光响应度、弯曲稳定 性和器件寿命。
附图说明
图1为本发明实例中所述方法制备的钙钛矿取向单晶纤维柔性薄膜扫描 电镜图。
图2a为本发明实例中所述方法制备的钙钛矿取向单晶纤维柔性薄膜的 透射电镜电子衍射图。
图2b为本发明实例中所述方法制备的钙钛矿取向单晶纤维柔性薄膜的 广角掠入射X-射线衍射图。
图3a为本发明实例中所述方法制备的钙钛矿取向单晶纤维柔性薄膜的 紫外吸收光谱图；以普通旋涂法制备的钙钛矿纳米颗粒薄膜作为参照物。
图3b为本发明实例中所述方法制备的钙钛矿取向单晶纤维柔性薄膜的 时间分辨光致发光谱图；以普通旋涂法制备的钙钛矿纳米颗粒薄膜作为参照 物。
图4a为本发明实例中所述方法制备的钙钛矿取向单晶纤维柔性光探测 器在560nm波长的光响应；以普通旋涂法制备的钙钛矿纳米颗粒薄膜作为 参照物。
图4b为本发明实例中所述方法制备的钙钛矿取向单晶纤维柔性光探测 器在560nm波长的光探测率；以普通旋涂法制备的钙钛矿纳米颗粒薄膜作 为参照物。
图5a为本发明实例中所述方法制备的钙钛矿取向单晶纤维柔性光探测 器的弯曲测试。
图5b为本发明实例中所述方法制备的钙钛矿取向单晶纤维柔性光探测 器的空气中寿命测试。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明 的解释而不是限定。
本发明一种钙钛矿的宽波段柔性光探测器的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，选取高品质对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的规整柔性基片，分别 在丙酮、乙醇、异丙醇中超声清洗15分钟，然后用氮气吹干放入氧等离子 体处理5分钟待用；
步骤2，将有机-无机卤素钙钛矿前聚体加入有机溶剂中，浓度在0.5M 到1.2M之间。将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并搅拌过 夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过滤。其中， 所述有机-无机卤素钙钛矿分别为MAPbI3和MAPbBr3。其前聚体分别为 MAI和PbI2，以及MABr和PbBr2。前聚体的摩尔配比为MAI:PbI2＝1:(0.5- 1.5)，MABr:PbBr2＝1:(0.5-1.5)。所述钙钛矿的有机溶剂为其良溶剂，分别 为二甲基甲酰胺(DMF)，γ-丁内酯(GBL)和二甲基亚砜(DMSO)。
步骤3，将清洗干净的PET基片固定在平整的热台上，并在80-140℃ 温度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平基片夹角为30-90°。调节 刮刀和基片之间狭缝距离为50-200μm。取一定量钙钛矿溶液填充基片和 刮刀之间的狭缝。以1-50mm/min的速度单向水平移动刮刀，拖动钙钛矿溶 液在PET基片上成膜。其中，所述刮涂环境为低于80％湿度的空气或者氮 气环境；根据溶液性质不同，所述热台温度分别为DMF溶液时的80-100℃ ,DMSO溶液时的110-130℃以及GBL溶液时的120-140℃；所述滴加的 钙钛矿溶液的体积与钙钛矿薄膜面积关系为：3～5μL/cm2，根据要制备的 钙钛矿柔性薄膜尺寸，滴加相应体积的钙钛矿溶液。
步骤4，停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到100℃热台上热退火8- 10分钟。所制备的钙钛矿薄膜通过扫描电子显微镜形貌测试，可以观察到 高度取向的纤维晶体，如图1a和图1b所示；通过透射电子显微镜和广角掠 入射X-射线衍射晶体结构测试，可以确定纤维晶具有单晶性质，如图2a和 图2b所示；通过紫外吸收光谱薄膜光吸收性质测试，可以观察到取向单晶 纤维薄膜比传统纳米颗粒薄膜具有更宽的光吸收，如图3a所示；通过时间 分辨光致发光光谱光生载流子寿命测试，可以观察到取向单晶纤维薄膜内载 流子的寿命比传统纳米颗粒薄膜更长，如图3b所示。其中，所述热退火环 境为低于80％湿度的空气或者氮气环境。
步骤5，将热退火完毕的钙钛矿柔性薄膜转入蒸发室内，辅以掩模版进 行金电极的蒸镀。金电极间钙钛矿薄膜有效尺寸为40μm宽、1mm长。金 电极300nm厚。光照有效面积为2.7×10-7m2。
步骤6，Keithley2400SourceMeter仪器平台上配置可见光在480nm到 750nm区间不同波段的激光光源，分别调节激光输出波段和输出功率(0.08 到0.5mw/cm2)，测试钙钛矿柔性光探测器探测率和响应性，如图4a和图 4b所示。
步骤7，分别将新鲜制备的钙钛矿柔性光探测器通过1000次的弯曲测 试稳定性，如图5a所示，以及在50-70％湿度的空气环境中暴露48小时后 的器件寿命，如图5b所示。
本发明采用刮刀法制备出钙钛矿取向纤维晶的柔性光探测器。本发明的 钙钛矿光探测器的制备方法充分利用了低成本的刮涂印刷技术，生产工艺简 单，能耗低而且能大规模生长。所制备的钙钛矿薄膜结晶质量高，晶界少， 吸收波段宽，载流子寿命长，空气稳定好。基于本发明的钙钛矿柔性光探测 器具有十分优异的光探测率、光响应度、弯曲稳定性和器件寿命。
实施例1
本发明最好的实施方式是将1.0M MAPbI3的前聚体MAI和PbI2以1:1 摩尔比加入到二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小 时，然后冷却至室温并搅拌过夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙 烯(PTFE)过滤膜过滤。
将清洗干净的PET基片(3×3cm2)固定在平整的热台上，并在100℃ 温度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为50°。调节刮刀和 基片之间狭缝距离为100μm。取40μL MAI:PbI2的DMF溶液填充基片和 刮刀之间的狭缝。以10mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液 在基片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到100℃热台上热退火10分钟。所 制备的钙钛矿薄膜通过形貌和晶体结构测试，以及光响应、探测率、弯曲稳 定性和空气中寿命测试。
实施例2
将0.5M MAPbI3的前聚体MAI和PbI2以1:1摩尔比加入到二甲基甲酰 胺(DMF)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并搅拌 过夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过滤。
将清洗干净的PET基片(3×3cm2)固定在平整的热台上，并在80℃温 度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为50°。调节刮刀和基 片之间狭缝距离为50μm。取40μLMAI:PbI2的DMF溶液填充基片和刮 刀之间的狭缝。以10mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液在 基片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到100℃热台上热退火10分钟。其 他步骤与实施例1相同。
实施例3
将1.2M MAPbI3的前聚体MAI和PbI2以1:1摩尔比加入到二甲基甲酰 胺(DMF)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并搅拌 过夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过滤。
将清洗干净的PET基片(3×3cm2)固定在平整的热台上，并在90℃温 度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为50°。调节刮刀和基 片之间狭缝距离为100μm。取40μL MAI:PbI2的DMF溶液填充基片和刮 刀之间的狭缝。以1mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液在基 片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到80℃热台上热退火10分钟。其 他步骤与实施例1相同。
实施例4
将1.0M MAPbI3的前聚体MAI和PbI2以1:0.8摩尔比加入到二甲基甲 酰胺(DMF)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并搅 拌过夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过滤。
将清洗干净的PET基片(3×3cm2)固定在平整的热台上，并在100℃ 温度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为60°。调节刮刀和 基片之间狭缝距离为100μm。取40μL MAI:PbI2的DMF溶液填充基片和 刮刀之间的狭缝。以10mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液 在基片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到100℃热台上热退火10分钟。其 他步骤与实施例1相同。
实施例5
将1.0M MAPbI3的前聚体MAI和PbI2以1:1.2摩尔比加入到二甲基甲 酰胺(DMF)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并搅 拌过夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过滤。
将清洗干净的PET基片(3×3cm2)固定在平整的热台上，并在110℃ 温度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为90°。调节刮刀和 基片之间狭缝距离为120μm。取40μL MAI:PbI2的DMF溶液填充基片和 刮刀之间的狭缝。以30mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液 在基片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到100℃热台上热退火10分钟。其 他步骤与实施例1相同。
实施例6
将1.2M MAPbI3的前聚体MAI和PbI2以1:1摩尔比加入到二甲基亚砜 (DMSO)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并搅拌 过夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过滤。
将清洗干净的PET基片(3×3cm2)固定在平整的热台上，并在110℃ 温度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为50°。调节刮刀和 基片之间狭缝距离为50μm。取40μL MAI:PbI2的DMF溶液填充基片和 刮刀之间的狭缝。以50mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液 在基片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到100℃热台上热退火10分钟。其 他步骤与实施例1相同。
实施例7
将1.0M MAPbI3的前聚体MAI和PbI2以1:0.5摩尔比加入到二甲基亚 砜(DMSO)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并搅 拌过夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过滤。
将清洗干净的PET基片(3×3cm2)固定在平整的热台上，并在120℃ 温度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为50°。调节刮刀和 基片之间狭缝距离为100μm。取40μL MAI:PbI2的DMF溶液填充基片和 刮刀之间的狭缝。以10mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液 在基片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到100℃热台上热退火10分钟。其 他步骤与实施例1相同。
实施例8
将1.0M MAPbI3的前聚体MAI和PbI2以1:0.8摩尔比加入到二甲基亚 砜(DMSO)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并搅 拌过夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过滤。
将清洗干净的PET基片(3×10cm2)固定在平整的热台上，并在130℃ 温度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为50°。调节刮刀和 基片之间狭缝距离为200μm。取40μL MAI:PbI2的DMF溶液填充基片和 刮刀之间的狭缝。以10mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液 在基片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到100℃热台上热退火10分钟。其 他步骤与实施例1相同。
实施例9
将1.0M MAPbI3的前聚体MAI和PbI2以1:1.5摩尔比加入到二甲基亚 砜(DMSO)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并搅 拌过夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过滤。
将清洗干净的PET基片(3×3cm2)固定在平整的热台上，并在140℃ 温度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为30°。调节刮刀和 基片之间狭缝距离为150μm。取40μL MAI:PbI2的DMF溶液填充基片和 刮刀之间的狭缝。以30mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液 在基片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到100℃热台上热退火10分钟。其 他步骤与实施例1相同。
实施例10
将1.5M MAPbI3的前聚体MAI和PbI2以1:1摩尔比加入到γ-丁内酯 (GBL)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并搅拌过 夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过滤。
将清洗干净的PET基片(3×3cm2)固定在平整的热台上，并在120℃ 温度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为90°。调节刮刀和 基片之间狭缝距离为100μm。取40μL MAI:PbI2的DMF溶液填充基片和 刮刀之间的狭缝。以30mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液 在基片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到80℃热台上热退火10分钟。其 他步骤与实施例1相同。
实施例11
将1.0M MAPbI3的前聚体MAI和PbI2以1:1摩尔比加入到γ-丁内酯 (GBL)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并搅拌过 夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过滤。
将清洗干净的PET基片(3×3cm2)固定在平整的热台上，并在130℃ 温度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为50°。调节刮刀和 基片之间狭缝距离为100μm。取40μL MAI:PbI2的DMF溶液填充基片和 刮刀之间的狭缝。以1mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液在 基片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到100℃热台上热退火10分钟。其 他步骤与实施例1相同。
实施例12
将1.2M MAPbI3的前聚体MAI和PbI2以1:1摩尔比加入到γ-丁内酯 (GBL)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并搅拌过 夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过滤。
将清洗干净的PET基片(3×3cm2)固定在平整的热台上，并在150℃ 温度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为50°。调节刮刀和 基片之间狭缝距离为100μm。取40μL MAI:PbI2的DMF溶液填充基片和 刮刀之间的狭缝。以30mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液 在基片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到100℃热台上热退火10分钟。其 他步骤与实施例1相同。
实施例13
将1.0M MAPbI3的前聚体MAI和PbI2以1:1摩尔比加入到二甲基甲酰 胺(DMF)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并搅拌 过夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过滤。
将清洗干净的PET基片(3×3cm2)固定在平整的热台上，并在100℃ 温度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为60°。调节刮刀和 基片之间狭缝距离为100μm。取40μL MAI:PbI2的DMF溶液填充基片和 刮刀之间的狭缝。以5mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液在 基片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到80℃热台上热退火10分钟。其 他步骤与实施例1相同。
实施例14
将1.0M MAPbI3的前聚体MAI和PbI2以1:1摩尔比加入到二甲基甲酰 胺(DMF)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并搅拌 过夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过滤。
将清洗干净的PET基片(3×3cm2)固定在平整的热台上，并在100℃ 温度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为50°。调节刮刀和 基片之间狭缝距离为100μm。取40μL MAI:PbI2的DMF溶液填充基片和 刮刀之间的狭缝。以20mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液 在基片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到150℃热台上热退火10分钟。其 他步骤与实施例1相同。
实施例15
将1.0M MAPbI3的前聚体MAI和PbI2以1:1摩尔比加入到二甲基甲酰 胺(DMF)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并搅拌 过夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过滤。
将清洗干净的PET基片(3×3cm2)固定在平整的热台上，并在100℃ 温度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为50°。调节刮刀和 基片之间狭缝距离为100μm。取40μL MAI:PbI2的DMF溶液填充基片和 刮刀之间的狭缝。以30mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液 在基片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到100℃热台上热退火5分钟。其 他步骤与实施例1相同。
实施例16
将1.0M MAPbBr3的前聚体MABr和PbBr2以1:1摩尔比加入到二甲基 甲酰胺(DMF)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并 搅拌过夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过滤。
将清洗干净的PET基片(3×3cm2)固定在平整的热台上，并在80℃温 度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为50°。调节刮刀和基 片之间狭缝距离为150μm。取40μL MAI:PbI2的DMF溶液填充基片和刮 刀之间的狭缝。以50mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液在 基片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到100℃热台上热退火10分钟。其 他步骤与实施例1相同。
实施例17
将1.0M MAPbBr3的前聚体MABr和PbBr2以1:1.2摩尔比加入到二甲 基甲酰胺(DMF)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温 并搅拌过夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过 滤。
将清洗干净的PET基片(3×3cm2)固定在平整的热台上，并在100℃ 温度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为50°。调节刮刀和 基片之间狭缝距离为100μm。取40μL MAI:PbI2的DMF溶液填充基片和 刮刀之间的狭缝。以5mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液在 基片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到150℃热台上热退火10分钟。其 他步骤与实施例1相同。
实施例18
将1.0M MAPbBr3的前聚体MABr和PbBr2以1:0.8摩尔比加入到二甲 基甲酰胺(DMF)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温 并搅拌过夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过 滤。
将清洗干净的PET基片(3×3cm2)固定在平整的热台上，并在100℃ 温度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为50°。调节刮刀和 基片之间狭缝距离为50μm。取40μL MAI:PbI2的DMF溶液填充基片和 刮刀之间的狭缝。以5mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液在 基片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到150℃热台上热退火10分钟。其 他步骤与实施例1相同。
实施例19
将1.0M MAPbBr3的前聚体MABr和PbBr2以1:1摩尔比加入到二甲基 亚砜(DMSO)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并 搅拌过夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过滤。
将清洗干净的PET基片(3×3cm2)固定在平整的热台上，并在110℃ 温度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为50°。调节刮刀和 基片之间狭缝距离为100μm。取40μL MAI:PbI2的DMF溶液填充基片和 刮刀之间的狭缝。以5mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液在 基片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到150℃热台上热退火10分钟。其 他步骤与实施例1相同。
实施例20
将1.0M MAPbBr3的前聚体MABr和PbBr2以1:1摩尔比加入到二甲基 亚砜(DMSO)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并 搅拌过夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过滤。
将清洗干净的PET基片(3×3cm2)固定在平整的热台上，并在120℃ 温度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为50°。调节刮刀和 基片之间狭缝距离为100μm。取40μL MAI:PbI2的DMF溶液填充基片和 刮刀之间的狭缝。以5mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液在 基片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到100℃热台上热退火10分钟。其 他步骤与实施例1相同。
实施例21
将1.0M MAPbBr3的前聚体MABr和PbBr2以1:1摩尔比加入到二甲基 亚砜(DMSO)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并 搅拌过夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过滤。
将清洗干净的PET基片(2×10cm2)固定在平整的热台上，并在140℃ 温度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为50°。调节刮刀和 基片之间狭缝距离为100μm。取40μL MAI:PbI2的DMF溶液填充基片和 刮刀之间的狭缝。以5mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液在 基片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到80℃热台上热退火10分钟。其 他步骤与实施例1相同。
实施例22
将0.8M MAPbBr3的前聚体MABr和PbBr2以1:1摩尔比加入到γ-丁内 酯(GBL)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并搅拌 过夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过滤。
将清洗干净的PET基片(3×3cm2)固定在平整的热台上，并在120℃ 温度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为50°。调节刮刀和 基片之间狭缝距离为100μm。取40μL MAI:PbI2的DMF溶液填充基片和 刮刀之间的狭缝。以5mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液在 基片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到150℃热台上热退火10分钟。其 他步骤与实施例1相同。
实施例23
将1.2M MAPbBr3的前聚体MABr和PbBr2以1:1摩尔比加入到γ-丁内 酯(GBL)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并搅拌 过夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过滤。
将清洗干净的PET基片(3×3cm2)固定在平整的热台上，并在130℃ 温度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为90°。调节刮刀和 基片之间狭缝距离为200μm。取40μL MAI:PbI2的DMF溶液填充基片和 刮刀之间的狭缝。以5mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液在 基片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到100℃热台上热退火10分钟。其 他步骤与实施例1相同。
实施例24
将0.8M MAPbBr3的前聚体MABr和PbBr2以1:1摩尔比加入到γ-丁内 酯(GBL)溶剂中，将溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并搅拌 过夜。溶液使用前以0.45μm孔径的聚四氟乙烯(PTFE)过滤膜过滤。
将清洗干净的PET基片(3×3cm2)固定在平整的热台上，并在150℃ 温度下预热5分钟。固定刮刀并调节刮刀与水平夹角为50°。调节刮刀和 基片之间狭缝距离为100μm。取40μL MAI:PbI2的DMF溶液填充基片和 刮刀之间的狭缝。以50mm/min的速度单向水平移动刮刀拖动钙钛矿溶液 在基片上成膜。
停止刮涂后，转移钙钛矿柔性薄膜到120℃热台上热退火10分钟。其 他步骤与实施例1相同。

Claims (8)

1.一种钙钛矿柔性光探测器制备方法，其特征在于，包括如下步骤，
步骤1，制备钙钛矿溶液；
步骤2，在清洗干燥后的柔性基片上通过刮刀法制备钙钛矿薄膜，得到钙钛矿柔性薄膜；
首先，将清洗干燥后的柔性基片固定在热台的工作平面上，并在80-140℃温度下预热5分钟；
其次，固定刮刀并调节刮刀与水平基片夹角为30-90°，调节刮刀和柔性基片之间狭缝距离保持固定；通过滴加钙钛矿溶液填充柔性基片和刮刀之间的狭缝；
最后，在低于80％湿度的空气或者氮气环境下，控制热台温度在80-140℃，以10-50mm/min的速度单向水平移动刮刀，拖动钙钛矿溶液在柔性基片上成膜，得到纤维晶具有单晶性质的钙钛矿取向单晶纤维柔性薄膜，即所述的钙钛矿柔性薄膜；
步骤3，将制备得到的钙钛矿柔性薄膜进行退火处理；
步骤4，在退火后的钙钛矿柔性薄膜上蒸镀金电极，得到钙钛矿柔性光探测器。
2.根据权利要求1所述的一种钙钛矿柔性光探测器制备方法，其特征在于，步骤2中，刮刀和柔性基片之间狭缝距离为50到200μm。
3.根据权利要求1所述的一种钙钛矿柔性光探测器制备方法，其特征在于，步骤2中，所述滴加的钙钛矿溶液的体积与钙钛矿薄膜面积关系为3～5μL/cm2。
4.根据权利要求1所述的一种钙钛矿柔性光探测器制备方法，其特征在于，步骤1中，制备钙钛矿溶液时；
将有机-无机卤素钙钛矿前聚体加入有机溶剂中，浓度在0.5M到1.2M之间；将混合均匀后的溶液置于60℃下搅拌2小时，然后冷却至室温并搅拌四小时以上；以0.45μm孔径的聚四氟乙烯过滤膜过滤得到钙钛矿溶液备用；
其中，所述有机-无机卤素钙钛矿分别为MAPbI3或MAPbBr3；其对应的前聚体分别为MAI和PbI2，以及MABr和PbBr2；对应的前聚体的摩尔配比为MAI:PbI2＝1:(0.5-1.5)，MABr:PbBr2＝1:(0.5-1.5)；
所述的有机溶剂分别为二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或γ-丁内酯。
5.根据权利要求4所述的一种钙钛矿柔性光探测器制备方法，其特征在于，根据不同的钙钛矿溶液，所述热台温度分别为当采用二甲基甲酰胺溶液时的80-120℃，当采用二甲基亚砜溶液时的110-140℃，当采用γ-丁内酯溶液时的120-150℃。
6.根据权利要求1所述的一种钙钛矿柔性光探测器制备方法，其特征在于，步骤3中退火时，将制备得到的钙钛矿柔性薄膜放置在80℃到150℃热台上热退火8-10分钟。
7.根据权利要求1所述的一种钙钛矿柔性光探测器制备方法，其特征在于，步骤2中，所述的柔性衬底为柔性PET薄膜。
8.一种钙钛矿柔性光探测器，其特征在于，由权利要求1-7任意一项所述的制备方法制备得到。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108321297A (zh) * 2018-02-05 2018-07-24 湖南纳昇印刷电子科技有限公司 一种印刷的柔性钙钛矿光电探测器及制备方法
CN109166970A (zh) * 2018-08-14 2019-01-08 陕西师范大学 一种钙钛矿器件及其制备方法
CN109888113A (zh) * 2019-03-25 2019-06-14 苏州协鑫纳米科技有限公司 钙钛矿层及其制备方法、钙钛矿太阳能电池
CN110620178A (zh) * 2018-06-19 2019-12-27 湖北万度光能有限责任公司 钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN112614946A (zh) * 2020-12-16 2021-04-06 同济大学 一种具有金字塔结构的柔性钙钛矿光电探测器及其制备
CN112614945A (zh) * 2020-12-16 2021-04-06 同济大学 具有沟槽阵列结构的微纳单晶柔性光电探测器及其制备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105280820A (zh) * 2015-07-09 2016-01-27 中南大学 一种大面积钙钛矿微纳米线阵列的制备方法及其应用

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105280820A (zh) * 2015-07-09 2016-01-27 中南大学 一种大面积钙钛矿微纳米线阵列的制备方法及其应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ARUN TEJ MALLAJOSYULA等: "Large-area hysteresis-free perovskite solar cells via temperature controlleddoctor blading under ambient environment", 《APPLIED MATERIALS TODAY》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108321297A (zh) * 2018-02-05 2018-07-24 湖南纳昇印刷电子科技有限公司 一种印刷的柔性钙钛矿光电探测器及制备方法
CN110620178A (zh) * 2018-06-19 2019-12-27 湖北万度光能有限责任公司 钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN109166970A (zh) * 2018-08-14 2019-01-08 陕西师范大学 一种钙钛矿器件及其制备方法
CN109166970B (zh) * 2018-08-14 2022-03-29 陕西师范大学 一种钙钛矿器件及其制备方法
CN109888113A (zh) * 2019-03-25 2019-06-14 苏州协鑫纳米科技有限公司 钙钛矿层及其制备方法、钙钛矿太阳能电池
CN112614946A (zh) * 2020-12-16 2021-04-06 同济大学 一种具有金字塔结构的柔性钙钛矿光电探测器及其制备
CN112614945A (zh) * 2020-12-16 2021-04-06 同济大学 具有沟槽阵列结构的微纳单晶柔性光电探测器及其制备

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