近日,资料基因组工程钻研院王生浩教授团队在化学气相沉积(CVD)法造备钙钛矿薄膜的钻研中获得进展。该团队创新性地开发了一种基于固态增长剂辅助的CVD造备步骤,实现了CsSnI3钙钛矿薄膜中缺点的降低和薄膜空气不变性的显著提升。有关成就以题为“Suppressed Defects and Improved Stability of All-inorganic CsSnI3Films by Solid Additive-assisted Chemical Vapor Deposition Process”的钻研论文大局,颁发于新能源和资料科学领域驰名期刊《Small》(影响因子:13.0)。
CsSnI3钙钛矿资料因其梦想的带隙(1.2-1.4 eV)、优异的热不变性以及环境敦睦个性,被视为代替传统有毒Pb基钙钛矿的最佳候选资料之一。然而,该资料在现实利用中面对两大关键挑战:一是Sn2+在空气中极易被氧化,导致薄膜缺点密度显著增长;二是环境露出会引发光活性相向非光活性相的不成逆转变;喑粱–VD)技术凭借无溶剂、低真空、低成本及可规;毂傅挠攀,成为造备高质量CsSnI3薄膜的梦想选择。目前,通过CVD技术造备的CsSnI3薄膜已阐发出优异的结晶纯度和光致发光不变性,但降低资猜中的缺点浓度以及提升其在大气环境中的持久不变性仍是推动该资料走向现实利用的关键钻研方向。
在本工作中,钻研人员通过将固态增长剂置于CsSnI3先驱体和衬底之间,提出一种新鲜的固态增长剂辅助的CVD造备步骤。通过精确节造造备工艺前提,CsSnI3先驱体与增长剂均产生气化,随后这两种蒸气在氩气载气和温度梯度作用下定向输运至基底,并产生原位反映。固态增长剂中的C=O和N-H官能团与薄膜内部的Sn2+产生相互作用,延缓了Sn2+的氧化,从而使得薄膜中的Sn4+含量显著降低,对应地,Sn2+空位缺点也得到了有效钝化,光学和电学个性进一步提升。此表,固态增长剂改性后样品的空气不变性也有显著提升(见图1、图2)。本工作揭示的固态增长剂的官能团对Sn基钙钛矿缺点钝化机造以及不变性提升战术,对开发低成本钙钛矿固态增长剂系统拥有沉要的借鉴意思,同时为造备高质量Sn基钙钛矿资料以及开发高机能光电器件(如晶体管、发光二极管、太阳能电池、光电探测器)提供了沉要的理论领导。

图1 SA-CVD造备过程、CsSnI3缺点钝化机理及不变性提升示意图

图2 增长固态增长剂前后钙钛矿薄膜的光学(低温光致发光图)及电学个性(功函数变动)
亿万先生MR为本文第一署名单元,亿万先生MR资料基因组工程钻研院李宏宇同学和叶超同学为共同第一作者,亿万先生MR资料基因组工程钻研院王生浩教授、上海高压科学与技术先进钻研中心董洪亮钻研员、上海交通大学溥渊将来技术学院戚亚冰教授为共同通讯作者。该工作获得了国度天然科学基金(12474072)、上海市东方学者、上海市科委青年科技启明星等项主张支持。
论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202412824