一种Na+离子掺杂的MAPbBr3单晶及其制备方法和应用

本发明属于铅卤钙钛矿，涉及一种na+离子掺杂的mapbbr3单晶及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来铅卤钙钛矿材料因其独特的吸光特性、长的载流子扩散长度、制备方法简单、成本低等在太阳能电池、led、光电探测器等领域展现了非凡的应用前景。其中，溴基钙钛矿(mapbbr3)单晶因其禁带宽度大，暗电流小，射线吸收强，灵敏度高等优点被广泛关注。

2、关于mapbbr3单晶的制备，采用逆温结晶溶液法生长是目前最常用的方法。由溶解度曲线可知，mapbbr3在dmf中的溶解度随温度升高而降低，通过升温方式实现溶解度的降低，获得晶体形核所需的过饱和度以达到晶体生长的形核条件，并通过过饱和状态获得晶体的生长驱动力。目前，多个课题组已经实现了逆温结晶溶液法对mapbbr3单晶的成功制备。

3、但由于逆温结晶溶液法生长的mapbbr3在生长初期较难控制成核率，导致过多的晶种析出，晶体生长较慢、尺寸小且缺陷较多。由此得到的mapbbr3钙钛矿单晶射线探测器的暗电流较大，信噪比小，稳定性差。如何生长出高质量、大尺寸的mapbbr3单晶，依然是需要解决的难题。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明的目的是提供一种na+离子掺杂的mapbbr3单晶及其制备方法和应用，得到了尺寸较大、质量较高的mapbbr3单晶。

2、为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：

3、本发明提供了一种na+离子掺杂的mapbbr3单晶的制备方法，包含以下步骤：

4、(1)将mabr和pbbr2溶解在dmf中，得到mapbbr3/dmf前驱体溶液；

5、(2)往步骤(1)得到的mapbbr3/dmf前驱体溶液中加入nabr，得到na-mapbbr3/dmf前驱体溶液；

6、(3)将步骤(2)得到的na-mapbbr3/dmf前驱体溶液加热升温，生长晶体，得到na+离子掺杂的mapbbr3单晶。

7、作为优选的技术方案，所述步骤(1)中，mabr和pbbr2的摩尔比为1.2:1。

8、作为优选的技术方案，所述步骤(2)中，加入的nabr占mapbbr3摩尔数的1％-5％。

9、作为优选的技术方案，所述步骤(2)中，加入的nabr占mapbbr3摩尔数的2％。

10、作为优选的技术方案，所述步骤(3)中，将na-mapbbr3/dmf前驱体溶液滴在玻璃片上，加热至100℃得到mapbbr3晶种，然后将mapbbr3晶种和玻璃片放入na-mapbbr3/dmf前驱体溶液中，加热升温至70-80℃后开始生长晶体，生长时间36-72h，得到na+离子掺杂的mapbbr3单晶。

11、本发明还提供了一种na+离子掺杂的mapbbr3单晶，由所述的na+离子掺杂的mapbbr3单晶的制备方法制备。

12、本发明还提供了一种na+离子掺杂的mapbbr3单晶在x射线探测器中的应用。

13、本发明的有益效果在于：

14、本发明通过简单的na+离子掺杂，调控mapbbr3单晶的生长过程，抑制了mapbbr3单晶的成核率，并且抑制了mapbbr3单晶的缺陷，从而获得了尺寸较大、质量较高的mapbbr3单晶。这种na+离子掺杂的mapbbr3单晶制备成的x射线探测器，由于单晶的缺陷得到了抑制，因此器件的各个方面性能也得到提高，包括提升了灵敏度、信噪比和稳定性，降低了暗电流、最低检测限以及离子移动。

技术特征：

1.一种na+离子掺杂的mapbbr3单晶的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的na+离子掺杂的mapbbr3单晶的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，mabr和pbbr2的摩尔比为1.2:1。

3.根据权利要求1所述的na+离子掺杂的mapbbr3单晶的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，加入的nabr占mapbbr3摩尔数的1％-5％。

4.根据权利要求3所述的na+离子掺杂的mapbbr3单晶的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，加入的nabr占mapbbr3摩尔数的2％。

5.根据权利要求1所述的na+离子掺杂的mapbbr3单晶的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，将na-mapbbr3/dmf前驱体溶液滴在玻璃片上，加热至100℃得到mapbbr3晶种，然后将mapbbr3晶种和玻璃片放入na-mapbbr3/dmf前驱体溶液中，加热升温至70-80℃后开始生长晶体，生长时间36-72h，得到na+离子掺杂的mapbbr3单晶。

6.一种na+离子掺杂的mapbbr3单晶，其特征在于：由权利要求1至5任意一项所述的na+离子掺杂的mapbbr3单晶的制备方法制备。

7.权利要求6所述的na+离子掺杂的mapbbr3单晶在x射线探测器中的应用。

技术总结本发明公开了一种Na<supgt;+</supgt;离子掺杂的MAPbBr<subgt;3</subgt;单晶及其制备方法和应用。本发明通过简单的Na<supgt;+</supgt;离子掺杂，调控MAPbBr<subgt;3</subgt;单晶的生长过程，抑制了MAPbBr<subgt;3</subgt;单晶的成核率，并且抑制了MAPbBr<subgt;3</subgt;单晶的缺陷，从而获得了尺寸较大、质量较高的MAPbBr<subgt;3</subgt;单晶。技术研发人员：赵晶晶,易宇亮,田红星,陈远肖,李楠受保护的技术使用者：西南大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29