Adv Mater:BF4阴离子杂化钙钛矿提高光电性能
纳米技术 纳米 2020-12-16

电子-光学信号转换在信息技术中受到了广泛应用,能够进行芯片光学调控。目前主流的调控手段并不适用于Si材料处理过程。LiNbO3等无机非显性晶体集成到Si芯片上只能通过复杂过程实现,Si-LiNbO3异质结构的光学光调制器有明显缺点(带宽窄、操作电压较高)。

相比而言,有机钙钛矿能够通过溶液过程制备,因此能够很好的集成到Si晶片上,在钙钛矿材料中的有机分子有较高的可极化率,但是人们发现在高极化的过程中需要较大的分子,但是较大的分子导致需要钙钛矿空穴空间增加。有鉴于此,多伦多大学Edward H. Sargent等报道了通过在X位点引入BF4-基团,合成了(DCl)(NH4)(BF4)3,展示了20 pm V-1的线性光电系数,该数值比金属氯化物钙钛矿的数值高10倍,比目前报道的有机钙钛矿材料提高1.5倍。有机钙钛矿材料的光电响应接近LiNbO3(reff≈30 pm V-1)。

本文要点:

(1)

合成方法。将N、 N′-二氮杂二环[2.2.2]八溴铵、甲基碘室温中溶解于丙酮,静置2天得到固体沉淀,;离心、清洗,得到透明晶体(DH)I。通过类似方法合成了(DF)I、(DCl)Cl。随后通过将DR、NH4BF4溶解于过量HBF4溶液中,加热80 ℃反应1 h,随后冷却至室温,得到(CR)(NH4)(BF4)3晶体。

(2)

通过实验、晶体学数据、DFT模拟结合,发现(DCl)(NH4)(BF4)3材料中的高光电响应来自于钙钛矿晶体和分子偶极子对齐排列。

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参考文献

Meng‐Jia Sun, Chao Zheng, Yuan Gao, Andrew Johnston, Amin Morteza Najarian, Pei‐Xi Wang, Oleksandr Voznyy, Sjoerd Hoogland, Edward H. Sargent*, Linear Electro‐Optic Modulation in Highly Polarizable Organic Perovskites, Adv. Mater. 2020, 2006368

DOI: 10.1002/adma.202006368

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202006368

 


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