日前，南京工業大學黃維院士和王建浦教授、王娜娜教授團隊基于對添加劑誘導結晶過程的研究，設計出具有氨基和羧基雙官能團的新型添加劑分子，制備的近紅外鈣鈦礦發光二極管(LED)器件外量子效率達到22.2%，刷新了近紅外鈣鈦礦LED的效率紀錄。
金屬鹵化物鈣鈦礦材料被認為是最有前途的半導體材料之一。在鈣鈦礦光電器件領域，引入添加劑進行缺陷鈍化是實現高質量鈣鈦礦材料的有效策略，然而關于添加劑對鈣鈦礦晶體形成過程的影響還缺乏深入理解。
研究團隊通過研究發現，鈣鈦礦的結晶過程是由添加劑與前驅體溶液中的甲酰胺碘(FAI)相互作用決定的。“含氨基(-NH?)的添加劑能與FAI形成中間結構，使前驅體中游離的FAI耗盡，這將有利于溶液法制備薄膜初期從溶液表面垂直向下生長鈣鈦礦晶體，最終在退火過程中形成結晶性高、晶界少的垂直取向鈣鈦礦晶體。”王娜娜介紹說。
基于這一認識，研究人員設計了具有氨基和羧基雙官能團的新型添加劑分子，制備的近紅外鈣鈦礦LED器件，外量子效率達到22.2%。
更重要的是，這項研究還給出一種添加劑篩選的普適性方法，對實現高性能鈣鈦礦光電器件具有重要意義。“研究表明，選擇添加劑一方面需要具有可以鈍化缺陷的官能團，另一方面需要具有類似氨基的官能團使鈣鈦礦晶體垂直取向生長，這樣才可以使晶體生長的質量更高。”王建浦教授表示。
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