真空閃蒸法制備鈣鈦礦薄膜的光學性質研究

張春梅，王東棟，張 翱，李密丹，吳魏霞，孫 璐，關昊天，張智鵬，郎文軍，孟 濤

北京印刷學院，北京 102600

引 言

有機鉛鹵鈣鈦礦是一種寬禁帶半導體材料，由于其具有較高的光吸收系數、介電常數、載流子遷移率和電子-空穴擴散長度，近年來受到了廣泛的關注[1]。以鈣鈦礦為吸光層的光伏器件能量效率已經達到23%[2]。在制備鈣鈦礦薄膜的主要方法中，溶液法成本低且操作簡單，但是為了形成均勻致密、高質量的鈣鈦礦薄膜，通常需要使用反溶劑沉淀法，即在旋涂的過程中滴加旋涂氯苯、甲苯等反溶劑，使鈣鈦礦在溶液中處于過飽和狀態(tài)，快速的成核和結晶。這種方法的缺點是反溶劑旋涂過程使過飽和區(qū)域形成梯度分布，薄膜的均勻性較差[3]。2016年，Gr?tzel等報道了一種可獲得大面積均勻、高質量鈣鈦礦薄膜的方法。該方法是將鈣鈦礦前驅體薄膜在低氣壓下快速去除部分溶劑，使薄膜過飽和并形成鈣鈦礦中間相，隨后通過熱處理使其轉換成高質量的鈣鈦礦薄膜[4]。本文主要研究甲脒和溴離子摻雜、氯離子摻雜鈣鈦礦薄膜的真空閃蒸技術，并探索了薄膜成分對薄膜形貌、結構和光學性質的影響。

1 實驗部分

(FAPbI3)0.85(MAPbBr3)0.15前驅液的制備方法為： 將FAI，PbI2，MABr和PbBr2按照摩爾比共同溶于DMF和DMSO的混合溶液中，其中FAI的濃度為1 mol·L-1，無水DMF和DMSO的體積為4∶1； MAPbI3前驅液的制備方法是將PbI2和MAI按照相同的摩爾比溶于DMF和DMSO的混合溶液中，其中CH3NH3I的濃度為1 mol·L-1，DMF和DMSO的體積比為5∶1； MAPb(IxCl1-x)3前驅液的制備方法是在MAPbI3的配比基礎上摻雜比例為10%的MACl。……