1.狭缝涂布中影响钙钛矿薄膜厚度的因素及其作用机制
在狭缝涂布过程中，钙钛矿薄膜的厚度主要受到涂布速度的影响，涂布速度决定了薄膜的成膜机制和厚度变化趋势。根据成膜机制，钙钛矿薄膜的厚度受两种涂布机制的影响：蒸发机制和Landau–Levich机制。
1）蒸发机制（Evaporation Regime）
- 适用条件
涂布速度较慢时。 - 厚度变化规律
随着涂布速度的增加，薄膜厚度减小，湿膜厚度与涂布速度 v h ∝ v − 1.1 - 影响机理
在涂布过程中，溶液在液桥处迅速蒸发，导致溶质在局部区域的浓度过饱和，可能引发厚度不均。 由于溶剂快速蒸发，溶质会在局部聚集，形成类似“咖啡环效应”的现象，沿着涂布方向垂直的线形厚度不均匀区。 该机制下，涂布速率与干燥速率相当，涂布过程中的溶液厚度波动大，难以找到无缺陷的稳定涂布窗口。 优化方法 ：使用高沸点溶剂（如DMF/DMSO混合溶剂）可延长溶剂的蒸发时间，从而减小厚度不均和缺陷的产生。
2）Landau–Levich机制（Landau–Levich Regime）
- 适用条件
涂布速度较快。 - 厚度变化规律
随着涂布速度的增加，薄膜厚度增加，湿膜厚度与涂布速度 v h ∝ v 2 / 3 - 影响机理
在高涂布速度下，粘性力（占主导地位，粘性力将液体从液桥中拉出并形成连续的液膜。 由于粘性力强，拖曳出的液体量大于蒸发的溶剂量，导致成膜后的湿膜仍处于“湿态”，这为薄膜在重力的作用下自我流平提供了时间，能够形成更均匀的厚度。 但如果涂布速度过高，可能会出现空气夹带，这会导致膜内出现缺陷和不规则厚度区域。 - 优化方法
在保证涂布速度的同时，控制溶液粘度和界面张力，避免空气夹带，从而实现高质量的连续涂布。
3）最佳涂布窗口的选择
在蒸发机制和Landau–Levich机制之间的过渡区域（即两者的交界点）存在一个“最优涂布窗口”，该窗口内的薄膜厚度最小且均匀性较高。 商业化生产中，为了实现高产率和高厚度的薄膜，更倾向于使用Landau–Levich机制，因为该机制能够在高涂布速度下提供较高的生产率。
2. 狭缝涂布钙钛矿薄膜的生长过程
1）溶液阶段（Solution Stage）当前驱体溶液（包括卤化铅和有机卤化物）在基板上涂布后，溶剂开始逐渐蒸发，溶液中溶质浓度缓慢上升。此阶段溶质浓度尚未达到。
控制因素：溶剂的挥发速率决定了溶液阶段的持续时间，低挥发速率有助于延长该阶段，从而有助于后续的成核控制。
2）成核阶段（Nucleation Stage）当溶质浓度达到临界浓度（C*）体系内的自由能达到成核阈值，晶核开始在溶液中自发生成。在此阶段，成核速率迅速上升，形成大量微小晶核，随后溶质浓度逐渐下降。
- 控制因素
- 溶剂的蒸发速率：较快的蒸发速率会导致高的过饱和度，从而加速成核，形成更多的小晶核。
- 溶剂的选择：低沸点溶剂（如DMF、2-ME）可加快蒸发，促进成核；高沸点溶剂（如DMSO、NMP）则延长成核时间，使成核更均匀。
3）晶体生长阶段（Crystal Growth Stage）随着溶质浓度继续下降，体系进入晶体生长期，先前生成的晶核开始长大。此时，不再产生新的晶核，原有晶核继续生长，最终形成连续的钙钛矿薄膜。
- 控制因素
- 溶剂的类型和蒸发速率
：高沸点溶剂（如DMSO）由于挥发速率较慢，有助于晶体的缓慢生长，从而获得大晶粒和均匀的表面形貌。 - 成膜环境和基板温度
：温度的提升可加速溶剂蒸发，缩短晶体生长时间，但可能导致不均匀生长。 - 钙钛矿前驱体的组成
：前驱体溶液的成分（如有机阳离子和卤化物的配比）会影响成核和生长过程。
