一种高价态RbSbICl

一种高价态rbsbicl
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晶体及其制备方法和光电探测器件
技术领域
1.本发明属于光电探测器技术领域，具体涉及一种高价态rbsbicl
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晶体及其制备方法和光电探测器件。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.光电探测器是目前光电信息产业中重要的光电子元器件，常常被用于传感、探测和成像等领域。目前传统的光电探测器材料如si，ge和ingaas等存在制备工艺复杂，成本高，不可柔性化等缺点。
4.近年来，钙钛矿材料由于其具有较高的吸收系数、从紫外到近红外的宽波段覆盖范围，较高的载流子迁移率、微米尺度的扩散长度使其在光电子器件领域得到广泛的应用。迄今为止，利用钙钛矿材料实现了不同类型的光电探测器，光电探测器具有将光转换成电信号的能力，是光电子系统的关键组成部分，在图像传感，光通信和环境监测中得到了广泛的应用。
5.钙钛矿光电探测器的性能依赖于钙钛矿本身对光的吸收能力以及载流子的分离效率，并且常见的铅卤钙钛矿材料在空气中的稳定性较差，同时具有一定的毒性，阻碍了钙钛矿的应用。基于低价态sb的化合物的吸收波长较短，对于光的吸收范围较窄，影响了其在光电转化器件中的应用。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高价态rbsbicl
x
晶体及其制备方法和光电探测器件。
7.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
8.第一方面，本发明提供了一种高价态rbsbicl
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晶体的制备方法，包括以下步骤：
9.将氢碘酸缓慢滴入碘化铷和三氯化锑的混合物中，再加入dmso，加热搅拌获得紫黑色溶液，溶液水热反应后冷却，去除杂质，减压过滤，得到高价态rbsbicl
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晶体。
10.第二方面，本发明提供了一种高价态rbsbicl
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晶体，通过上述高价态rbsbicl
x
晶体的制备方法获得。
11.第三方面，本发明提供了一种光电探测器件的制备方法，包括以下步骤：
12.s1、将权利要求4所述的高价态rbsbicl
x
晶体完全溶解于dmf中，过滤，得到钙钛矿前驱体溶液；
13.s2、在fto导电玻璃上采用多步旋涂法旋涂得到tio2薄膜，形成致密层；
14.s3、在tio2薄膜致密层上滴加钙钛矿前驱体溶液，旋涂，在旋涂结束前滴加氯苯溶液，旋涂结束后加热，得到钙钛矿层；
15.s4、采用动态法在钙钛矿层上旋涂spiro溶液，形成空穴传输层；
16.s5、采用真空蒸镀法制备金属电极层。
17.第四方面，本发明提供了一种光电探测器件，通过上述光电探测器件的制备方法获得。
18.上述本发明的一种或多种技术方案取得的有益效果如下：
19.(1)本发明的高价态rbsbicl
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晶体实现了sb价态的提高，制备方法操作简单、技术稳定、对于制备环境无严格要求、原料易得；
20.(2)本发明基于rbsbicl
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的光电探测器件的响应范围为386nm至480nm，在波长为386nm处(紫外区)、光强为51.4w/m2时的光电响应最好。
附图说明
21.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
22.图1为实施例1中高价态rbsbicl
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晶体的实物图；
23.图2为实施例1中高价态rbsbicl
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晶体和对比例1中低价态rbsbicl
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晶体的电子顺磁图；
24.图3为实施例1中高价态rbsbicl
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晶体和对比例1中低价态rbsbicl
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晶体的吸收光谱图；
25.图4为实施例2中光电探测器件的结构示意图；
26.图5为实施例2中光电探测器件在不同波长下的光电响应测试图；
27.图6为实施例2中光电探测器件在波长为386nm，光强为51.4w/m2下的光电响应测试图。
具体实施方式
28.本发明的第一种具体实施方式，一种高价态rbsbicl
x
晶体的制备方法，包括以下步骤：
29.将氢碘酸缓慢滴入碘化铷和三氯化锑的混合物中，再加入dmso，加热搅拌获得紫黑色溶液，溶液水热反应后冷却，去除杂质，减压过滤，得到高价态rbsbicl
x
晶体。
30.该实施方式的一种或多种实施例中，所述碘化铷的物质的量为3-5mmol，所述三氯化锑的物质的量为1-3mmol，所述氢碘酸的体积为8-20ml，所述dmso的体积为0.1-0.5ml。
31.该实施方式的一种或多种实施例中，所述加热搅拌的温度为150-170℃，时间为5-30min；所述水热反应的温度为150-170℃，时间为24-48h。
32.本发明的第二种具体实施方式，一种高价态rbsbicl
x
晶体，通过上述高价态rbsbicl
x
晶体的制备方法获得。
33.本发明的第三种具体实施方式，一种光电探测器件的制备方法，包括以下步骤：
34.s1、将权利要求4所述的高价态rbsbicl
x
晶体完全溶解于dmf中，过滤，得到钙钛矿前驱体溶液；
35.s2、在fto导电玻璃上采用多步旋涂法旋涂得到tio2薄膜，形成致密层；
36.s3、在tio2薄膜致密层上滴加钙钛矿前驱体溶液，旋涂，在旋涂结束前滴加氯苯溶
液，旋涂结束后加热，得到钙钛矿层；
37.s4、采用动态法在钙钛矿层上旋涂spiro溶液，形成空穴传输层；
38.s5、采用真空蒸镀法制备金属电极层。
39.该实施方式的一种或多种实施例中，步骤s1中高价态rbsbicl
x
晶体的质量为50-100mg，dmf的体积为0.5-1.5ml。
40.该实施方式的一种或多种实施例中，步骤s3中氯苯溶液的体积为100-300μl，加热温度为90-110℃，加热时间为30-120min。
41.该实施方式的一种或多种实施例中，步骤s2中所述多步旋涂法包括：第一步转速3000rpm，持续30秒，加速度为3000rpm/s；第二步转速6000rpm，持续30秒，加速度为5000rpm/s。
42.该实施方式的一种或多种实施例中，步骤s4中动态法具体为：转速2500rpm，时间30s，加速度2500rpm，在倒数20秒时加入10-20μl的spiro溶液进行旋涂。
43.该实施方式的一种或多种实施例中，所述spiro溶液的制备方法为：依次加入72.3mg的spiro-ometad，1ml超干氯苯，17.5μl浓度为520mg ml-1
的li-tfsi的乙腈溶液，28.8μl tbp，然后在室温下搅拌5-12小时，得到spiro溶液。
44.本发明的第四种具体实施方式，一种光电探测器件，通过上述光电探测器件的制备方法获得。
45.为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本发明的技术方案。
46.实施例1
47.首先，使用电子天平分别称取0.7433g(3.5mmol)碘化铷和0.3422g(1.5mmol)三氯化锑于圆底烧瓶中，将10ml氢碘酸缓慢地滴入,再用移液枪移取250微升的dmso加入其中，滴加完成后，在160℃的油浴锅中将其加热搅拌10分钟，获得紫黑色的溶液。在聚四氟乙烯的衬套内倒入溶液，按照下垫片、聚四氟乙烯衬套和上垫圈的顺序装好反应釜，旋紧釜盖。然后在160摄氏度的烘箱中进行反应36小时，随后将反应釜取出，使其在室温下自然冷却。所得产品为紫黑色晶体中嵌入少量紫红色晶体杂质，挑选出紫黑色晶体，经减压过滤后并干燥过夜，得到高价态rbsbicl
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晶体。如图1所示，高价态rbsbicl
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晶体为紫黑色晶体。
48.对比例1
49.低价态rbsbicl
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的制备
50.使用电子天平分别称取0.7433g(3.5mmol)碘化铷和0.3422g(1.5mmol)三氯化锑于圆底烧瓶中，将10ml氢碘酸缓慢地滴入，滴加完成后，在160℃的油浴锅中将其加热搅拌10分。在聚四氟乙烯的衬套内倒入溶液，按照下垫片、聚四氟乙烯衬套和上垫圈的顺序装好反应釜，旋紧釜盖。然后在160摄氏度的烘箱中进行反应36小时，随后将反应釜取出，使其在室温下自然冷却。所得产品为粉色晶体，经减压过滤后并干燥过夜，得到低价态rbsbicl
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晶体。
51.如图2所示，低价态rbsbicl
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晶体没有单电子，高价态rbsbicl
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晶体具有单电子，说明高价态rbsbicl
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晶体中具有高价态sb。如图3所示，低价态rbsbicl
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晶体的吸收波长较短，对于光的吸收范围较窄，高价态rbsbicl
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晶体具有更宽的吸收光谱。
52.实施例2
53.将实施例1的高价态rbsbicl
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晶体称取0.0987克置于小瓶内，加入1ml dmf，摇晃均匀，制成钙钛矿溶液。当样品完全溶解后，用针管和针头过滤器进行过滤。
54.室温下，依次加入72.3mg的spiro-ometad，1ml超干氯苯，17.5μl li-tfsi的乙腈溶液(浓度为520mg ml-1
)，28.8μl tbp，然后在恒温磁力搅拌器上搅拌5小时，用针筒和针头过滤器进行过滤，得到spiro溶液。
55.进行多步旋涂，将旋涂仪第一步调至转速3000rpm，持续30秒，加速度为3000rpm/s；第二步转速6000rpm，持续30秒，加速度为5000rpm/s，在fto导电玻璃上旋涂tio2薄膜，形成致密层。
56.移取钙钛矿溶液约120μl，滴加至tio2薄膜之上，开始旋涂之后，取200μl的氯苯溶液，在距结束还有5至10秒时一次连续地滴下氯苯溶液。结束后，立刻置于100摄氏度的加热板上，再进行50分钟的加热。
57.采用动态法旋涂空穴传输层层，单步旋涂(转速2500rpm，时间30s，加速度2500rpm)，在不加热的情况下，在倒数20秒时加入15μl的spiro溶液。
58.将导电玻璃垂直刻蚀的两侧挂掉，用模板将其固定住，再放置到仪器内，开启真空泵和分子泵，将控制面板的真空设定变为自动，然后启动仪器。当真空泵的数值达到9*10-5
的时候，开始蒸镀au/ag电极层。调整蒸镀电流从20毫安开始，依次升高20毫安，整个状态维持两分钟，出现膜层后缓慢调升，每次上调2毫安，在膜速保持0.7的条件下蒸镀约50分钟至膜速归零，然后关掉蒸镀机。在真空中保持大约30分钟使其冷却，随后关闭压力计，从手套箱内将其取出，得到光电探测器件。
59.如图4所示，光电探测器件由下到上依次由fto导电玻璃、tio2致密层、rbsbicl
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钙钛矿层、spiro空穴传输层au/ag电极层。如图5所示，光电探测器件的响应范围为386nm至480nm。如图6所示，光电探测器件在波长为386nm处(紫外区)、光强为51.4w/m2时具有最好的光电响应。
60.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种高价态rbsbicl
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晶体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将氢碘酸缓慢滴入碘化铷和三氯化锑的混合物中，再加入dmso，加热搅拌获得紫黑色溶液，溶液水热反应后冷却，去除杂质，减压过滤，得到高价态rbsbicl
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晶体。2.如权利要求1所述的高价态rbsbicl
x
晶体的制备方法，其特征在于，所述碘化铷的物质的量为3-5mmol，所述三氯化锑的物质的量为1-3mmol，所述氢碘酸的体积为8-20ml，所述dmso的体积为0.1-0.5ml。3.如权利要求1所述的高价态rbsbicl
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晶体的制备方法，其特征在于，所述加热搅拌的温度为150-170℃，时间为5-30min；所述水热反应的温度为150-170℃，时间为24-48h。4.一种高价态rbsbicl
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晶体，其特征在于，通过权利要求1-3任一项所述的高价态rbsbicl
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晶体的制备方法获得。5.一种光电探测器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、将权利要求4所述的高价态rbsbicl
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晶体完全溶解于dmf中，过滤，得到钙钛矿前驱体溶液；s2、在fto导电玻璃上采用多步旋涂法旋涂得到tio2薄膜，形成致密层；s3、在tio2薄膜致密层上滴加钙钛矿前驱体溶液，旋涂，在旋涂结束前滴加氯苯溶液，旋涂结束后加热，得到钙钛矿层；s4、采用动态法在钙钛矿层上旋涂spiro溶液，形成空穴传输层；s5、采用真空蒸镀法制备金属电极层。6.如权利要求5所述的光电探测器件的制备方法，其特征在于，步骤s1中高价态rbsbicl
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晶体的质量为50-100mg，dmf的体积为0.5-1.5ml。7.如权利要求5所述的光电探测器件的制备方法，其特征在于，步骤s3中氯苯溶液的体积为100-300μl，加热温度为90-110℃，加热时间为30-120min。8.如权利要求5所述的光电探测器件的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述多步旋涂法包括：第一步转速3000rpm，持续30秒，加速度为3000rpm/s；第二步转速6000rpm，持续30秒，加速度为5000rpm/s。9.如权利要求5所述的光电探测器件的制备方法，其特征在于，步骤s4中动态法具体为：转速2500rpm，时间30s，加速度2500rpm，在倒数20秒时加入10-20μl的spiro溶液进行旋涂；所述spiro溶液的制备方法为：依次加入72.3mg的spiro-ometad，1ml超干氯苯，17.5μl浓度为520mg ml-1
的li-tfsi的乙腈溶液，28.8μl tbp，然后在室温下搅拌5-12小时，得到spiro溶液。10.一种光电探测器件，其特征在于，通过权利要求5-9任一项所述的光电探测器件的制备方法获得。

技术总结
本发明属于光电探测器技术领域，具体涉及一种高价态RbSbICl


技术研发人员：谭婧萱 裴孟仪 付学玮 侯美云 岳思源 胡煜卓 周华伟 尹杰 张宪玺
受保护的技术使用者：聊城大学
技术研发日：2023.04.23
技术公布日：2023/8/1