一种杂化钙钛矿量子阵列薄膜及其制备方法和用途.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115768218A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211496217.7C09K11/06(2006.01)(22)申请日2022.11.25(71)申请人中国科学院深圳先进技术研究院地址518055广东省深圳市南山区深圳大学城学苑大道1068号(72)发明人李云龙陈慧雯朱子尧喻学锋(74)专利代理机构北京市诚辉律师事务所11430专利代理师范盈姚幸茹(51)Int.Cl.H10K71/12(2023.01)H10K39/36(2023.01)H10K30/40(2023.01)H10K85/50(2023.01)C09K11/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种杂化钙钛矿量子阵列薄膜及其制备方法和用途(57)摘要本发明公开了一种杂化钙钛矿量子阵列薄膜及其制备方法和用途，该方法包括以下步骤：将卤化铵盐、卤化铅、氨基羧酸盐和乙烯基酰胺类高分子于溶剂中反应，得到前驱体凝胶；将前驱体凝胶涂覆于基底上，加热除去溶剂。本发明通过有机羧酸与有机胺制备的氨基羧酸盐，协同乙烯基酰胺类高分子添加剂制备杂化钙钛矿量子阵列薄膜，并将其用作直接型X射线影响探测器的量子阵列膜层。本发明提供的杂化钙钛矿量子阵列薄膜在保持二维杂化钙钛矿单阱宽分布和垂直基底取向的基础上通过对组分和制备工艺的调控增加了膜层厚度，基于其制备的直接型X射线探测器对X射线具有较高的吸收率，并且能够将载流子在量子阱中均匀传输到像素基底上，从而提高成像效果。CN115768218ACN115768218A权利要求书1/2页1.一种杂化钙钛矿量子阵列薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将卤化铵盐(AX’)、卤化铅(PbX2)、氨基羧酸盐和乙烯基酰胺类高分子于溶剂中反应，得到前驱体凝胶；(2)将步骤(1)得到的前驱体凝胶涂覆于基底上，加热除去溶剂后即得到所述杂化钙钛矿量子阵列薄膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述卤化铵盐(AX’)选自甲胺氢碘酸、甲脒氢碘酸、甲胺氢溴酸、甲脒氢溴酸、甲胺盐酸盐和甲脒盐酸盐中的任意一种或几种，优选为甲胺氢碘酸；优选地，所述卤化铅(PbX2)选自碘化铅、溴化铅和氯化铅中的任意一种或几种，优选为碘化铅；优选地，所述乙烯基酰胺类高分子选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯甲酰胺、聚乙烯己内酰胺和聚乙烯丙烯酰胺中的任意一种或几种，优选为聚乙烯吡咯烷酮；优选地，所述溶剂为二甲基亚砜和N,N‑二甲基甲酰胺的混合溶剂；优选地，所述溶剂为二甲基亚砜和N,N‑二甲基甲酰胺体积比为1:4～4:1的混合溶剂，进一步优选为二甲基亚砜和N,N‑二甲基甲酰胺体积比为2:3或1:4的混合溶剂。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氨基羧酸盐的制备方法包括将有机羧酸和有机胺在冰水浴中反应、减压旋转蒸发的步骤；优选地，所述有机羧酸选自乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸和正戊酸中的任意一种或几种，优选为丙酸和正丁酸中的任意一种或两种混合使用；优选地，所述有机胺选自正丁胺、异丁胺、α‑苯乙胺、烯丙基胺、2‑硫代‑乙基胺中的任意一种或几种；优选地，所述有机羧酸和有机胺的摩尔比为1:2～2:1；优选地，所述在冰水浴中反应的时间为1～4h；优选地，所述减压旋转蒸发的温度为60～100℃，进一步优选为70～90℃；优选地，还包括重结晶的后处理操作。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述于溶剂中反应的方程式如式(I)所示：2A'Oc+(n+1)AX'+nPbX2——→A'2X'A(n‑1)PbnX(3n+1)+2X'Oc↑(I)式(I)中：A’Oc为氨基羧酸盐，A’为有机铵根离子，Oc为有机羧酸根离子；AX’为卤化铵盐，X’为卤离子；PbX2为卤化铅，X为卤离子；n＝2～10，优选为4～10；优选地，所述卤化铵盐为甲胺氢碘酸，所述卤化铅为碘化铅，式(I)所示的反应方程式如式(II)所示：2A’Oc+(n+1)MAI+nPbI2——→A’2MA(n‑1)PbnI(3n+1)+2MAOc↑(II)式(II)中：A’Oc为氨基羧酸盐，A’为有机铵根离子，Oc为有机羧酸根离子；MAI为甲胺氢碘酸盐；PbI2为碘化铅；n＝2～10，优选为4～10；优选地，所述碘化铅在反应体系中的浓度为0.5～4.5mol/L，优选为2.5～4mol/L；优选地，所述乙烯基酰胺类高分子的添加量为A'2X'A(n‑1)PbnX(3n+1)总质量的1％～5％，优选为1.5％～2％；优选地，步骤(1)中，所述于溶剂中反应为60～100℃搅拌反应1～4h；优选为70～80℃2CN115768218A权利要求书2/2页搅拌反应1～2h。5.根据权利要求1所述的制备方法，