长春光机所于伟利/李炜&新疆大学邢军团队最新AFM:通过调节晶格应变和减轻表面缺陷制备三阳离子钙钛矿单晶薄膜用于高性能光电探测器

文摘   2024-09-29 19:21   瑞士  

三重阳离子混合卤化物 (TCMH),即 (FAPbI3)1-x-y(MAPbBr3)y(CsPbI3)x,钙钛矿单晶薄膜 (SCTF) 已成为高性能光电探测器的候选材料。然而,高晶格应变、表面缺陷和非理想黄色相(如 δ-FAPbI3 和 δ-CsPbI3)阻碍了高质量 TCMH SCTF 的实现。因此,合成具有低晶格应变和缺陷密度的纯相、高质量 TCMH SCTF 对于增强光吸收和载流子迁移率至关重要,从而优化光响应性。基于此,中国科学院长春光机所于伟利/李炜&新疆大学邢军团队提出了一种创新方法,采用优化的空间受限反溶剂辅助结晶技术合成 TCMH SCTF,该方法采用 2-甲氧基乙醇作为溶剂,乙醚作为反溶剂,不进行热增强,相关成果于2024年9月27日发表于Advanced Functional Materials期刊。加入一种新型还原添加剂甲酸来减轻相分离,并精心调整组成比来调节晶格应变。结果表明,成功制备了纯相最佳组成比 (FA0.82MA0.11Cs0.07) SCTF,具有低表面缺陷密度 (2.29 × 109 cm−2)、低晶格应变 (0.81%) 和高空穴迁移率 (77.58 cm−2 V−1 s−1)。此外,非集成平面FA0.82MA0.11Cs0.07 SCTF光电探测器也实现了创纪录的光响应度(229.5 A W−1)和外量子效率(5.4 × 104%),表明其在光检测方面具有巨大潜力。这项研究为通过调整晶格应变和减轻TCMH SCTF中的表面缺陷来开发高性能光电探测器铺平了道路。

论文信息:J. Xing, Y. Sun, S. He, X. Huang, Y. Li, Z. Huang, B. Wang, R. Zhou, Y. Li, J. Zhang, P. Li, W. Li, W. Yu, Triple-Cation Mixed-Halide Perovskite Single-Crystal Thin-Film for High-Performance Photodetector via Adjusting Lattice Strain and Mitigating Surface Defects. Adv. Funct. Mater. 2024, 2411619. https://doi.org/10.1002/adfm.202411619

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