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Nat Mater：南工黃維、黃曉、王琳?qǐng)F(tuán)隊(duì)在報(bào)道鈣鈦礦晶體外延自組裝最新進(jìn)展
來(lái)源： 南京工業(yè)大學(xué)先進(jìn)材料研究院 2022-07-26
導(dǎo)讀：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(duì)開(kāi)發(fā)了一種室溫下通過(guò)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(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·材料》（Nature Materials）上。
近年來(lái)，金屬鹵素鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)在太陽(yáng)能電池、顯示和光電探測(cè)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(duì)制備條件極其敏感，合成過(guò)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(duì)該問(wèn)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(duì)開(kāi)發(fā)了一種室溫下通過(guò)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(guò)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(duì)轉(zhuǎn)角以及界面分子的有序性，進(jìn)而實(shí)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(guò)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(zhǎng)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(shí)現(xiàn)更多成分、界面和取向相關(guān)特性的調(diào)控。同時(shí)，該室溫自發(fā)取向組裝的方法在晶體生長(zhǎng)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(wú)機(jī)雜化材料體系的外延生長(zhǎng)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(guó)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(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等基金的支持。
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