+ + +
1.低温溶液中生长ABX3钙钛矿单晶的方法,其中A为CH3NH3、H2N-CH=NH2、(CH3)4N、+ + 2+
C7H7、Cs或C3H11SN3 ,B为Pb、Ge或Sn;X为Cl、Br或I,其特征在于:取提供铅源、锡源或锗源的金属化合物,卤代物和能溶解该金属化合物的溶剂;将卤代物和溶剂混合配制成溶液,将金属化合物加入后配成单晶生长液,采用连续生长的方法生长得到ABX3钙钛矿单晶。
2.根据权利要求1所述的低温溶液中生长ABX3钙钛矿单晶的方法,其特征在于:配制单晶生长液时称取卤代物在容器中用溶剂搅拌溶解,然后加入金属化合物,密封容器后置于磁力搅拌器上,在室温~90℃温度下加热连续搅拌、震荡或超声处理12h以上,得到单晶生长液。
3.根据权利要求1所述的低温溶液中生长ABX3钙钛矿单晶的方法,其特征在于:先生长出尺寸较小的晶粒,之后将籽晶转移到新鲜的单晶生长液中生长;生长一段时间后,再将长大的晶粒取出放入新鲜的单晶生长液;每换一次新鲜的单晶生长液到下一次换单晶生长液的生长时间为一个生长周期,如此往复连续多个生长周期直到得到需要的单晶。
4.根据权利要求3所述的低温溶液中生长ABX3钙钛矿单晶的方法,其特征在于:所述单晶生长温度为50-200℃,每个生长周期时间为24h以上。
5.根据权利要求3所述的低温溶液中生长ABX3钙钛矿单晶的方法,其特征在于:单晶生长时由加热鼓风干燥箱、油浴或水浴提供所需的温度,使生长体系受热均匀,通过调整容器的密封程度来控制溶剂的挥发速度,以控制单晶生长的速度。
6.根据权利要求1-5任一项所述的低温溶液中生长ABX3钙钛矿单晶的方法,其特征在于:所述溶剂为氢碘酸、γ-丁内酯(GBA)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中的一种。
7.根据权利要求1-5任一项所述的低温溶液中生长ABX3钙钛矿单晶的方法,其特征在于:所述提供铅源的金属化合物为氯化铅(PbCl2)、溴化铅(PbBr2)、碘化铅(PbI2)或醋酸铅(Pb(CH3COO)2·xH2O);所述提供锡源的金属化合物为氯化亚锡(SnCl2)、四氯化锡(SnCl4)、溴化亚锡(SnBr2)或碘化亚锡(SnI2);所述提供锗源的金属化合物为氯化锗(GeCl2)、溴化锗(GeBr2)或碘化锗(GeI2)。
8.根据权利要求1-5任一项所述的低温溶液中生长ABX3钙钛矿单晶的方法,其特征在于:所述卤代物为含有有机或无机离子半径为 的有机或无机卤代物中的一种,包括氯甲胺(CH3NH3Cl)、氯甲脒(H2N-CH=NH2Cl)、氯化四甲胺((CH3)4N Cl)、氯卓鎓(C7H7Cl)、氯代2-异硫脲(C3H11SN3Cl2)、溴甲胺(CH3NH3Br)、溴甲脒(H2N-CH=NH2Br)、溴化四甲胺((CH3)4N Br)、溴卓鎓(C7H7Br)、溴代2-异硫脲(C3H11SN3Br2)、碘甲胺(CH3NH3I)、碘甲脒(H2N-CH=NH2I)、碘化四甲胺((CH3)4N I)、碘卓鎓(C7H7I)、碘代2-异硫脲(C3H11SN3I2)及无机CsI。
9.根据权利要求1-5任一项所述的低温溶液中生长ABX3钙钛矿单晶的方法,其特征在于:所述单晶生长液中金属化合物的金属离子与卤代物的离子摩尔比为1:(0.5~10)。
10.根据权利要求1-5任一项所述的低温溶液中生长ABX3钙钛矿单晶的方法,其特征在于:所述单晶生长液的浓度为0.05-5.0mol/L。