碘化铯铅（CsPbI3）的高温（high-T）相为光伏应用提供了广阔的前景；然而，在室温下暴露在环境湿度下，它会转变为不太理想的低温（Low-T）相，具有更大的带隙。虽然人们已经有关于湿度对CsPbI3相变动力学（MIPT）影响的理论预测，但仍然缺乏足够的相应定量实验证据。
近日，美国加州大学伯克利分校杨培东教授报道了采用原位光致发光（PL）和光学显微镜研究了CsPbI3微晶（平均横向尺寸为5-15 μm）从高T（钙钛矿）到低T（非钙钛矿）的相变（PT）动力学，有效地揭示了反应机理和限速步骤。
文章要点
1）湿度控制揭示了MIPT动力学的两个截然不同的区域：在83 % RH以下遵循单一指数衰减的高T晶体的转变，以及在83 % RH以上加速过程的二次反应的出现。成核速率JN随RH的升高呈指数增长，这与分子动力学模拟的预测一致。
2）成核后，低T生长对RH的线性依赖性较弱。虽然成核可能需要长达几个小时的时间才能进行，但单晶内低T相的生长在一分钟内就完成了，这表明成核是MIPT中的限速步骤。研究人员估算了两种不同RH水平下的成核活化能垒：73% RH时为55.40 ± 3.75 kJ/mol，53% RH时为129.08 ± 33.86 kJ/mol。
3）在40 ℃-85 ℃加热可以抵消水分通过解吸而产生的影响，导致在高温下JN值相对较低。
这些发现阐明了环境应激源对CsPbI3相稳定性的影响，不仅对CsPbI3及其相关组分的稳定性，而且对晶体材料中亚稳态到稳态PT的动力学也提供了更广泛的认识。
参考文献
Lin et al., Kinetics of moisture-induced phase transformation in inorganic halide perovskite, Matter (2021)
DOI：10.1016/j.matt.2021.04.023
https://doi.org/10.1016/j.matt.2021.04.023
