钙钛矿单晶及其制备方法、制备装置、X射线探测器

本申请涉及晶体制备，尤其涉及一种钙钛矿单晶及其制备方法、制备装置、x射线探测器。

背景技术：

1、金属卤化物钙钛矿单晶是室温x射线探测器的优选材料。而现有的金属卤化物钙钛矿单晶的晶体中的缺陷密度较高，导致单晶产生裂纹和高陷阱密度。

技术实现思路

1、本申请提供了一种钙钛矿单晶及其制备方法、制备装置、x射线探测器，以解决现有金属卤化物钙钛矿单晶的缺陷密度较高的技术问题。

2、第一方面，本申请提供了一种钙钛矿单晶，所述钙钛矿单晶的化学式为fa1-arbapbbr3，其中0≤a≤1；

3、在所述钙钛矿单晶的晶体结构中，每个pb2+与周围的6个br-配位构成正八面体结构，多个八面体共顶点排布，构成三维钙钛矿结构，fa+和rb+均位于四个八面体层中任意两个八面体层形成的空隙中。

4、可选的，所述钙钛矿单晶的电阻率为1.1×1010ω·mm-1～3.1×1010ω·mm-1。

5、第二方面，本申请提供了一种制备第一方面任意一项实施例所述的钙钛矿单晶的方法，所述方法包括：

6、基于fa1-arbapbbr3的化学配比获取原料；

7、将所述原料与有机溶剂进行混合，得到混合物料；

8、将所述混合物料进行密封生长，得到钙钛矿单晶。

9、可选的，所述反应溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺与伽马丁内酯的混合溶剂，或者二甲基亚砜与伽马丁内酯的混合溶剂。

10、可选的，所述原料包括甲脒氢溴酸盐、溴化铅以及溴化铷。

11、可选的，所述密封加热生长的工艺参数：

12、升温速率为0.5℃/h～1℃/h，终点温度为60℃～65℃。

13、可选的，将所述原料与有机溶剂进行混合，得到混合物料，之后还包括：

14、将所述前驱体溶液进行过滤，以剔除所述前驱体溶液中的杂质。

15、可选的，所述将所述混合物料进行密封生长，得到钙钛矿单晶之后，还包括：

16、将所述钙钛矿单晶进行清洗，以去除晶体表面残留的溶液形成的微晶核。

17、第三方面，本申请提供了一种x射线探测器，所述x射线探测器中的探测材料为第一方面任意一项实施例所述的钙钛矿单晶。

18、第四方面，本申请提供了一种钙钛矿单晶的制备装置，所述装置包括：

19、获取模块，用于基于fa1-arbapbbr3的化学配比获取原料；

20、混合模块，用于将所述原料与有机溶剂进行混合，得到混合物料；

21、生长模块，用于将所述混合物料进行密封生长，得到钙钛矿单晶。

22、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

23、本申请实施例提供的该钙钛矿单晶，该钙钛矿单晶的化学式为fa1-arbapbbr3，在该钙钛矿单晶的晶体结构中，每个pb2+与周围的6个br-配位构成正八面体结构，多个八面体共顶点排布，构成三维钙钛矿结构，fa+和rb+均位于四个八面体层中任意两个八面体层形成的空隙中。并可以根据想要生长的单晶的比例，设置a的取值，通过在fapbbr3中引入rb，通过掺杂更小的rb+改变晶格结构，降低了晶体中的缺陷密度，显著提高了无裂纹和低陷阱密度晶体的产量。

技术特征：

1.一种钙钛矿单晶，其特征在于，所述钙钛矿单晶的化学式为fa1-arbapbbr3，其中0≤a≤1；

2.根据权利要求1所述的钙钛矿单晶，其特征在于，所述钙钛矿单晶的电阻率为1.1×1010ω·mm-1～3.1×1010ω·mm-1。

3.一种制备权利要求1或2所述的钙钛矿单晶的方法，其特征在于，所述方法包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述反应溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺与伽马丁内酯的混合溶剂，或者二甲基亚砜与伽马丁内酯的混合溶剂。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述原料包括甲脒氢溴酸盐、溴化铅以及溴化铷。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述密封加热生长的工艺参数：

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述原料与有机溶剂进行混合，得到混合物料，之后还包括：

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述混合物料进行密封生长，得到钙钛矿单晶之后，还包括：

9.一种x射线探测器，其特征在于，所述x射线探测器中的探测材料为权利要求1或2所述的钙钛矿单晶。

10.一种钙钛矿单晶的制备装置，其特征在于，所述装置包括：

技术总结
本申请涉及一种钙钛矿单晶及其制备方法、制备装置、X射线探测器，所述钙钛矿单晶的化学式为FA<subgt;1‑a</subgt;Rb<subgt;a</subgt;PbBr<subgt;3</subgt;，其中0≤a≤1；在所述钙钛矿单晶的晶体结构中，每个Pb<supgt;2+</supgt;与周围的6个Br‑配位构成正八面体结构，多个八面体共顶点排布，构成三维钙钛矿结构，FA<supgt;+</supgt;和Rb<supgt;+</supgt;均位于四个八面体层中任意两个八面体层形成的空隙中。本申请内容解决了现有金属卤化物钙钛矿单晶的缺陷密度较高的技术问题。

技术研发人员：牛广达,唐江,尹航,徐凌,郑志平
受保护的技术使用者：华中科技大学鄂州工业技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10