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2020-11-30
有機-無機雜化鈣鈦礦材料具有優(yōu)異的光學(xué)和電學(xué)性能，成為近年來光電功能材料領(lǐng)域的研究熱點，而高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜是提高器件性能和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。由于鈣鈦礦材料具有快速成核和結(jié)晶的特點，簡單的溶液涂布工藝很難制備覆蓋度高、結(jié)晶度高和晶界密度低的鈣鈦礦薄膜。
在國家自然科學(xué)基金委、科技部和中國科學(xué)院的大力支持下，中科院化學(xué)所綠色印刷重點實驗室宋延林課題組科研人員針對鈣鈦礦溶液涂布存在的成核和結(jié)晶問題開展了研究。他們利用甲胺氣體置換反應(yīng)方法，通過有機陽離子交換途徑制備高質(zhì)量的CH3NH3PbI3鈣鈦礦薄膜(Adv. Mater. 2018, 30, 1804454)和高質(zhì)量穩(wěn)定的CH3NH3SnI3鈣鈦礦薄膜(Angew. Chem.Int. Ed. 2019, 58, 6688-6692），以及甲脒氣體置換制備CH3NH3SnI3鈣鈦礦薄膜(Adv. Sci. 2020, 7, 190347)。
最近，課題組與天津大學(xué)科研人員合作，利用甲胺輔助重結(jié)晶方法原位制備CH3NH3PbI3鈣鈦礦薄膜，制備的鈣鈦礦薄膜厚度僅幾百納米，晶粒達到1-2 mm, 同時鈣鈦礦薄膜具有單一的(110)取向，他們利用SEM，XRD，TEM和EBSD對鈣鈦礦薄膜進行系統(tǒng)的表征。制備的鈣鈦礦薄膜具有較低的缺陷態(tài)密度和較長的載流子壽命，對應(yīng)的光伏電池光電轉(zhuǎn)化效率達到21.36%，該研究成果近日發(fā)表于Nat. Commun. (2020, 11:5402），通訊聯(lián)系人是蔣克健副研究員、宋延林研究員和天津大學(xué)周雪琴教授，第一作者是碩士生范昊宸和李鳳珠。
圖1 CH3NH3PbI3鈣鈦礦薄膜的系統(tǒng)表征
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