超大尺寸單晶鈣鈦礦晶體制備成功

近日，由中科院大連化物所劉生忠研究員帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)與陜西師范大學(xué)合作，利用升溫析晶法，首次制備出超大尺寸單晶鈣鈦礦CH3NH3PbI3晶體，尺寸達(dá)到71 mm。這是世界上首次報(bào)道尺寸超過12.7 mm的鈣鈦礦單晶。相關(guān)成果在線發(fā)表于《先進(jìn)材料》期刊上。

近年來的研究發(fā)現(xiàn)，具有鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的甲氨基鹵化鉛材料 CH3NH3PbX3(X=Cl，Br，I)，在光伏材料、激光材料和發(fā)光材料等方面展現(xiàn)出極大的應(yīng)用價(jià)值，成為國(guó)際上材料研究的熱點(diǎn)之一。

劉生忠團(tuán)隊(duì)發(fā)展了大尺寸鈣鈦礦單晶生長(zhǎng)方法，并成功制備出超大尺寸單晶鈣鈦礦CH3NH3PbI3晶體，尺寸達(dá)到71 mm。通過室溫下的高分辨X—射線衍射、光學(xué)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)CH3NH3PbX3(X=Cl，Br，I)鈣鈦礦晶體材料具有很高的結(jié)晶質(zhì)量和更好的光吸收范圍(相較于薄膜樣品)，并首次發(fā)現(xiàn)它在402 nm處的發(fā)光峰。此外，它比薄膜材料具有更高的熱穩(wěn)定性。

《先進(jìn)材料》的一位主編高度評(píng)價(jià)這項(xiàng)工作:該論文首次報(bào)道了尺寸大于12.7 mm的鈣鈦礦單晶。鈣鈦礦單晶顯示了更好的熱穩(wěn)定性、更寬的光吸收范圍、較低的空穴濃度以及較高的載流子遷移率?？梢灶A(yù)期采用單晶制作的鈣鈦礦太陽能電池可以獲得更好的光電轉(zhuǎn)換效率;同時(shí)由于晶體的完整性和較少的缺陷，單晶器件也具有更佳的穩(wěn)定性。這位主編說，由于單晶材料是現(xiàn)代半導(dǎo)體工業(yè)、電子工業(yè)和光電工業(yè)的基礎(chǔ)，具有優(yōu)良性能的鈣鈦礦單晶材料有可能實(shí)現(xiàn)對(duì)多晶鈣鈦礦基器件的革新，推動(dòng)光電器件的新一輪革命。