2)动力学调控:在外延生长中,通过调节溶剂极性(例如改变氯苯、DMF 和乙腈的体积比例)、生长温度和成核速率,确保异质结构的稳定横向外延生长,形成动力学 Wulff 形状。通过限制生长时间和中途中断外延生长,抑制非目标 n 值的均相成核和副产物沉积,维持界面的清晰性和高纯度。
3)晶格失配的调控:通过改变外延域和种晶域的溶解度差异,控制溶剂对种晶的腐蚀。种晶溶解度低于外延域时,更易形成稳定异质结构;溶解度相近时,则需通过动力学调控减少腐蚀。在晶格失配高达 >11% 的情况下,仍能保持单晶特性和均匀厚度。
2. 怎么证明该过程是动力学 Wulff 形状
实验中观察到二维钙钛矿从随机形状演变为规则的矩形形状,长边与短边分别沿 [1 1 0] 和 [1 1 0̄ ] 方向,符合低指数晶面(慢生长晶面)的动力学生长模型。相场模拟结果与实验中观察到的动力学 Wulff 形状一致。
3.利用该方法在2DPb基钙钛矿上外延生长的特定厚度的Pb-Sn钙钛矿性质。
1)光学上,各区域波长分立,界面清晰;
2)电学上,表面电势差异明显,界面电子结构合理可控;
3)结构上,高相纯度和单晶特征得以保持,为后续功能器件的开发提供了坚实基础。
4. 除了上述两域钙钛矿的生长,该方法也成功制备出了更复杂的窄域钙钛矿异质结构,pb-sn-pb以及pb-sn-pb-sn等。
通过调整生长参数(如生长时间、温度和前驱体溶液浓度),实现了横向域宽的精准控制:低带隙 (3T)₂SnI₄ 域宽被限制在两个宽带隙 (3T)₂PbI₄ 域之间,宽度约为 25 nm,接近载流子的德布罗意波长。(3T)₂PbI₄ 域宽控制在两个 (3T)₂SnI₄ 域之间,宽度约为 35 nm。
5. 这样的高精度结构的异质结有什么应用呢?
作者通过电学表征证实了该Pb-Sn异质结结构的具有较高的整流比和较稳定的电光开关行为。因此有可能被应用于:光隔离器:用于光电信号控制;低功耗开关:用于节能电子器件;单向电流控制:在太阳能电池中实现电流整流,提高能量转换效率。
原文链接:https://doi.org/10.1038/s44160-024-00692-5