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2024-04-29 11:34:12

晶格锚固可稳定溶液处理的半导体

无机铯铅卤化物钙钛矿具有非常适合串联太阳能电池的带隙,但在室温附近遭受不希望的相变。胶体量子点(CQD)是结构坚固的材料,因其尺寸可调的带隙而受到重视。然而,它们还需要稳定性的进一步提高,因为它们由于不完全的表面钝化而易于在高温下聚集和表面氧化。近日,多伦多大学Edward H. Sargent教授研究团队报道了“晶格锚定”杂化材料,其将铯铅卤化物钙钛矿与铅硫属元素化物CQD结合,这两种材料之间的晶格匹配有助于稳定性超过组分的稳定性。研究发现CQD使钙钛矿保持在其所需的立方相中,从而抑制向不希望的晶格失配相的转变。与原始钙钛矿相比,CQD锚固钙钛矿在空气中的稳定性提高了一个数量级,并且材料在环境条件(25摄氏度和约30%湿度)下保持稳定超过六个月且超过五个小时在200摄氏度。与CQD对照相比,钙钛矿防止CQD表面的氧化并且在100摄氏度下将纳米颗粒的聚集减少了五倍。对于在红外波长发射的CQD固体,基质保护的CQD显示出30%的光致发光量子效率。晶格锚定的CQD:钙钛矿固体表现出电荷载流子迁移率加倍,这是由于与纯CQD固体相比载流子跳跃的能垒减小。这些益处在溶液处理的光电器件中具有潜在用途。Liu, M. Sargent, E. H. Lattice anchoring stabilizes solution-processed semiconductors. Nature 2019.DOI:10.1038/s41586-019-1239-7https://www.nature.com/articles/s41586-019-1239-7.pdf

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