- 南工大黃維/黃曉/王琳團(tuán)隊在報道鈣鈦礦晶體外延自組裝最新進(jìn)展
- 發(fā)布日期：2022-07-27
近日，南京工業(yè)大學(xué)的黃維院士、黃曉教授、王琳教授團(tuán)隊開發(fā)了一種室溫下通過定向自組裝制備3D/2D鈣鈦礦外延異質(zhì)結(jié)的普適方法。這一研究成果于近日以“Room temperature epitaxial welding of 3D and 2D perovskites”為題發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·材料》（Nature Materials）上。
近年來，金屬鹵素鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)在太陽能電池、顯示和光電探測等領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。然而，由于鈣鈦礦這類離子晶體對制備條件極其敏感，合成過程中異質(zhì)結(jié)界面性質(zhì)的改變往往伴隨著各組分晶相、尺寸與晶體取向等多因素的變化。這些復(fù)雜情況使研究異質(zhì)結(jié)界面性質(zhì)與精準(zhǔn)調(diào)控其性能變得尤為困難。
針對該問題，南京工業(yè)大學(xué)的黃維院士、黃曉教授、王琳教授團(tuán)隊開發(fā)了一種室溫下通過定向自組裝制備3D/2D鈣鈦礦外延異質(zhì)結(jié)的普適方法。他們以CsPbBr3/PEA2PbBr4為例，展示了如何通過改變兩種鈣鈦礦表面配體的種類影響晶體間的相互作用、相對轉(zhuǎn)角以及界面分子的有序性，進(jìn)而實現(xiàn)了CsPbBr3在PEA2PbBr4晶體表面的取向外延組裝。相較于傳統(tǒng)方法形成的隨機(jī)組裝界面，該外延異質(zhì)結(jié)界面有著更強(qiáng)的界面耦合作用，增強(qiáng)了鈣鈦礦晶體間的能量與電荷轉(zhuǎn)移。此外，該自發(fā)外延組裝過程誘導(dǎo)了2D鈣鈦礦的表面晶格畸變與帶隙變化，使材料在低溫下表現(xiàn)出超寬波長范圍的多重激子態(tài)發(fā)光。
鑒于該自組裝策略的普適性，鈣鈦礦外延異質(zhì)結(jié)的材料范圍有望被進(jìn)一步拓寬，實現(xiàn)更多成分、界面和取向相關(guān)特性的調(diào)控。同時，該室溫自發(fā)取向組裝的方法在晶體生長領(lǐng)域有著重要的科學(xué)意義，為其他基于范德華等弱相互作用的有機(jī)-無機(jī)雜化材料體系的外延生長提供了理論指導(dǎo)。
這一研究成果于近日以“Room temperature epitaxial welding of 3D and 2D perovskites”為題發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·材料》（Nature Materials）上。南京工業(yè)大學(xué)碩士畢業(yè)生朱兆華、東南大學(xué)朱超研究員、南京工業(yè)大學(xué)碩士畢業(yè)生楊磊、西北工業(yè)大學(xué)博士研究生陳前、南京工業(yè)大學(xué)張玲海研究員為共同第一作者。該工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等基金的支持。
