有机-无机杂化钙钛矿目前在电子学、光电领域中展现越来越多吸引人的性质和多种应用，但是目前研究的材料通常为多晶钙钛矿材料。相比而言，单晶钙钛矿材料通常具有更好的载流子传输性能和更好的稳定性，这是由于其晶体的取向性更好，并且缺陷浓度较低。由于单晶有机-无机杂化钙钛矿材料的合成、形貌的控制、组成调控都有较大难度，有鉴于此加州大学圣迭哥分校Sheng Xu等报道了一种溶液相光刻辅助外延生长/转移方法实现了在多种基底上合成单晶杂化钙钛矿，能够可控的合成600 nm~100 mm，面积高达5.5×5.5 cm²。并且沿生长方向进行调控组成（比如MAPbI₃渐变为MAbPb_0.5Sn_0.5I₃）的钙钛矿材料。

本文要点：

（1）

作者发现这种转移单晶钙钛矿材料的品质和在基底上通过直接外延生长得到的钙钛矿品质相当。并且通过在生长过程中控制材料的组成，实现了一种渐变型能带结构，能够提升载流子的移动、抑制载流子复合过程。合成得到的钙钛矿不仅在实际测试中展现出较好的抗降解性能，同时得到的器件有较高的效率（PbSnI₃组成渐变钙钛矿效率高达18.77 %）。

（2）

合成方法。通过MAPbI₃块体钙钛矿材料作为基底，2 mm厚的图案化聚对二甲苯作为膜具。随后，通过溶液相生长在聚对二甲苯上的钙钛矿单晶薄膜能够转移到任意基底上。通过调控反应条件，作者实现了合成5.5cm×5.5cm×20 mm大小的钙钛矿单晶薄膜材料。

图1. 单晶钙钛矿基底上柔性聚对二甲苯模板合成可转移单晶钙钛矿

图2. 钙钛矿单晶电池性能表征

图3.单晶钙钛矿膜生长机理分析

参考文献

Yusheng Lei, Yimu Chen, Ruiqi Zhang, Yuheng Li, Qizhang Yan, Seunghyun Lee, Yugang Yu, Hsinhan Tsai, Woojin Choi, Kaiping Wang, Yanqi Luo, Yue Gu, Xinran Zheng, Chunfeng Wang, Chonghe Wang, Hongjie Hu, Yang Li, Baiyan Qi, Muyang Lin, Zhuorui Zhang, Shadi A. Dayeh, Matt Pharr, David P. Fenning, Yu-Hwa Lo, Jian Luo, Kesong Yang, Jinkyoung Yoo, Wanyi Nie & Sheng Xu*

A fabrication process for flexible single-crystal perovskite devices, Nature 2020

DOI：10.1038/s41586-020-2526-z

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2526-z