液-氣界面生長法是一種天然柔性的限域方法，具有操作簡便、成本低廉、對襯底無依賴性等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體材料超薄生長和無損轉(zhuǎn)移的重要方式，助推原子尺度光電應(yīng)用的發(fā)展。無機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦因具有光電性能和穩(wěn)定性突出等優(yōu)勢，已被報(bào)道并成為近年來光電研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)材料。
然而，無機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦由于表面缺少有機(jī)輸水官能團(tuán)，至今仍未實(shí)現(xiàn)無機(jī)的、非層狀的超薄金屬鹵化物鈣鈦礦的液-氣界面生長。
近日，南京工業(yè)大學(xué)王琳教授和宋雪芬副教授，以零維非層狀鈣鈦礦Cs3Bi2I9為研究對象，通過僅向前驅(qū)體溶液中加入碘單質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了超薄純無機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦的液-氣界面生長。通過簡單的調(diào)整溶液中的碘濃度，便可以優(yōu)化懸浮在液體表面上鈣鈦礦材料的厚度、橫向尺寸、缺陷濃度和光電性能等。
碘單質(zhì)被設(shè)計(jì)并加入到鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中，具有多方面作用：1）高揮發(fā)性碘，在溶液蒸發(fā)過程中充當(dāng)類似“電梯”的角色，將原本位于溶液中的前驅(qū)體分子驅(qū)送到液-氣界面，進(jìn)一步協(xié)助表面張力維持前驅(qū)體漂浮在溶液表面；2）前驅(qū)體溶液中的不同碘濃度，能夠有效調(diào)節(jié)溶液的表面張力，調(diào)控材料在液-氣界面上的橫向和縱向生長速率，實(shí)現(xiàn)對鈣鈦礦單晶納米片厚度、橫向尺寸的有效調(diào)控；3）碘在鈣鈦礦生長過程原位修復(fù)材料內(nèi)部的空位缺陷，優(yōu)化超薄無機(jī)鈣鈦礦的結(jié)晶質(zhì)量、光學(xué)性能、器件性能和環(huán)境穩(wěn)定性。 該工作發(fā)展了一種簡單策略，實(shí)現(xiàn)了超薄無機(jī)鈣鈦礦的可控生長制備，這是首例實(shí)現(xiàn)非層狀無機(jī)鈣鈦礦的液-氣界面生長報(bào)道，將促進(jìn)鈣鈦礦的生長和性能優(yōu)化，為構(gòu)建原子尺度的鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)構(gòu)和器件提供了多自由度。 論文信息 Excessive Iodine Enabled Ultrathin Inorganic Perovskite Growth at the Liquid-Air Interface Jiaxiao Yuan, Xiaomin Zhang, Dawei Zhou, Feixiang Ge, Jingxian Zhong, Sihan Zhao, Zhenwei Ou, Guixiang Zhan, Xu Zhang, Congzhou Li, Jin Tang, Qi Bai, Junran Zhang, Chao Zhu, Ti Wang, Longfei Ruan, Chongqin Zhu, Xuefen Song, Wei Huang, Lin Wang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202218546
