CN111233023A - 一种提高CuI空穴迁移率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种提高CuI空穴迁移率的方法，属于铜基P型半导体材料技术领域。以铼片作为垫片材料，红宝石荧光峰作为压力大小的标定对象；在金刚石对顶砧上布置四根电极，在垫片的样品腔中添加CuI粉末样品，利用金刚石对顶砧装置样品对腔内部施加0.55～15.16GPa的压力，得到空穴迁移变率提高的CuI材料。本发明提供了一种提高CuI空穴迁移率的新方法，为CuI在太阳能电池、半导体薄膜晶体管等电子器件领域的应用提供新方向，同时本发明还具有操作简单，可控等优点。
Description
技术领域
本发明属于铜基P型半导体材料技术领域，具体涉到一种提高CuI材料空穴迁移率的方法。
背景技术
早期的钙钦矿电池是含液态电解液的钙钦矿敏化太阳电池，但电池中所用的液态电解液溶解钙钦矿组分，导致电池的稳定性极差。后来研究人员通过优化制备工艺以固态空穴传输材料来代替液态电解质，组装了全固态钙钦矿太阳能电池，并提高了光电转换效率。为使光生电子空穴对或激子离化为自由电子空穴且成功的分离，传输层材料是确保器件光伏特性的关键。
空穴传输层的电学、光学性能将会严重影响电池的填充因子、开路电压和短路电流，因此，选择物理性能可控的空穴传输层对进一步理解光生载流子的产生、分离、传输和复合有重要意义。到目前为止，高性能的电池通常采用有机空穴传输材料，但有机空穴传输材料制备工艺和提纯工艺复杂，价格昂贵，并且纯相的有机空穴传输材料具有低的电导率，这些阻碍了太阳能电池的商业化发展。无机空穴传输材料具有高的载流子迁移率、制备工艺简单、稳定性高等优点成为有机空穴传输材料的替代品。
CuI作为无机空穴传输材料被应用到正置钙钦矿电池中，传统的提高CuI空穴传输层性能的方法有：铜膜碘化法，溶液沉积法等，但铜膜碘化法需要精确控制反应时间，操作难度大成功率低，而溶液法会破坏钙钦矿薄膜，影响电池的光电转换效率。
发明内容
本发明要解决的问题是，克服背景技术存在的不足，提供一种新的提高CuI空穴迁移率的方法。
本发明的具体技术方案如下：
一种提高CuI空穴迁移率的方法，是在室温条件下在金刚石对顶砧中进行的，选择铼片作为垫片材料，红宝石荧光峰作为压力大小的标定对象；在金刚石对顶砧上布置四根电极，在垫片的样品腔中添加CuI粉末样品，利用金刚石对顶砧装置样品对腔内部施加0.55～15.16GPa的压力，优选9.88～15.16GPa，得到空穴迁移变率提高的CuI材料。
有益效果：
CuI作为典型的P型半导体空穴传输材料，本发明提供了一种提高CuI空穴迁移率的新方法，为CuI在太阳能电池、半导体薄膜晶体管等电子器件领域的应用提供新方向，同时本发明还具有操作简单，可控等优点。
附图说明：
图1是实施例1～3条件下的CuI材料的霍尔系数随压力变化的曲线。
图2是实施例1～3条件下的CuI材料的载流子浓度随压力变化的曲线。
图3是实施例1～3条件下的CuI材料的空穴迁移率随压力变化的曲线。
图4是实施例1～3条件下的CuI材料的电阻率随压力变化的曲线。
具体实施方式
实施例1
首先调试好金刚石对顶砧装置，预压铼片作为垫片，给垫片打孔后对垫片进行绝缘处理，在金刚石对顶砧上布置四根电极，在垫片的样品腔中添加碘化亚铜粉末样品。对样品腔内样品依次施加0.55GPa；1.51GPa；2.2GPa大小的压力。然后在激光器下为样品标定所受压力大小。打开循环水装置；将封装好样品的DAC装置放在两个电磁铁之间的支架上，调节两个电磁铁之间的距离，拧紧两个电磁铁的固定栓；将DAC装置上的四根电极按指定顺序连接在霍尔卡片上。得到CuI样品霍尔系数、载流子浓度、空穴迁移率及电阻率的变化关系。
实施例2
将实施例1中的金刚石对顶砧装置样品腔内部压力在3.86～8.73GPa范围内变化，在3.86GPa、6.85GPa、7.83GPa、8.73GPa等压力点测试。
实施例3
将实施例1中的金刚石对顶砧装置样品腔内部压力在9.88～15.16GPa范围内变化，在9.88GPa、12.22GPa、15.16GPa、等压力点测试。
以上实施例测试的不同压力下CuI材料的霍尔系数变化曲线如图1所示，载流子浓度变化如图2所示，空穴迁移率变化如图3所示，电阻率变化如图4所示。通过这些图可以发现，在0.55～15.16GPa压力范围内，载流子导电类型以空穴为主，随着压力的升高，空穴迁移率得到了提高，同时CuI的电阻率经过一段起伏后明显降低。在9.88～15.16GPa压力范围内，空穴迁移率变化更为明显，本发明最高可将空穴迁移率升高至164cm2V-1s-1。
Claims (2)
1.一种提高CuI空穴迁移率的方法，是在室温条件下在金刚石对顶砧中进行的，选择铼片作为垫片材料，红宝石荧光峰作为压力大小的标定对象；在金刚石对顶砧上布置四根电极，在垫片的样品腔中添加CuI粉末样品，利用金刚石对顶砧装置样品对腔内部施加0.55～15.16GPa的压力，得到空穴迁移变率提高的CuI材料。
2.根据权利要求1所述的一种提高CuI空穴迁移率的方法，其特征在于，利用金刚石对顶砧装置样品对腔内部施加的压力为9.88～15.16GPa。
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