Adv Mater:XRD表征探索二维钙钛矿薄膜结晶过程
纳米技术 纳米 2020-07-06

具有(A’)2(A)n-1PbnI3n+组成的二维符合卤化物钙钛矿材料具有非常好的稳定性,并且在光伏器件、光电器件中展现了较高的效率,但是目前器件合成中关键的薄膜材料合成过程并未得到非常好的理解。美国西北大学Lin X. Chen,Mercouri G. Kanatzidis等报道了通过原位掠入射广角X射线散射(in situ grazing‐incidence wide‐angle X‐ray scattering)方法对旋涂薄膜过程中结晶情况进行监控,结果显示了一步合成二维卤化物钙钛矿材料中的薄膜生成机理,结果显示薄膜形成过程中主要包括三个过程,分别为:溶胶-凝胶阶段,定向三维阶段,二维阶段。在溶胶-凝胶向钙钛矿材料的转变过程中有三种晶相前期结构,首先在空气/液体界面上生成高度取向的三维结构,随后结晶产生取向更弱的二维钙钛矿材料结构。并且通过加热过程产生更少的成核和更快的消除钙钛矿前驱体物种,并且改善钙钛矿的取向。这项研究为二维钙钛矿材料晶相产生和取向作用提供了相关机理,并为设计更好的钙钛矿薄膜制备过程提供经验。

本文要点:

(1)

作者发现二维钙钛矿薄膜的合成过程中首先会形成MAPbI3型晶相(和之前认为的结果不同),该结果揭示了二维钙钛矿材料发光二极管中的低能量发射现象,这种MAPbI3会发生红色光。作者认为具有更好晶格匹配性能的二维钙钛矿材料能够实现取向性更好的薄膜。此外,作者发现,在加热作用的帮助中会抑制非取向微曲结构形成。

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参考文献

Justin M. Hoffman, Joseph Strzalka, Nathan C. Flanders, Ido Hadar, Shelby A. Cuthriell, Qingteng Zhang, Richard D. Schaller, William R. Dichtel, Lin X. Chen*, Mercouri G. Kanatzidis*

In Situ Grazing‐Incidence Wide‐Angle Scattering Reveals Mechanisms for Phase Distribution and Disorientation in 2D Halide Perovskite Films, Adv. Mater. 2020

DOI:10.1002/adma.202002812

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202002812


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