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《自然》新研究：科学家找到了提高钙钛矿电子器件性能的新方法
2020-01-15 15:05:43 来源：前瞻网 阅读量：3.45万
一种新的方法可以使研究人员制造出更高效、更持久的钙钛矿太阳能电池、led和光电探测器。
加州大学圣地亚哥分校的工程师们通过在不同成分的基板上生长薄钙钛矿薄膜，发明了一种制造具有精确变形或应变结构的钙钛矿单晶的方法。
(应变工程钙钛矿单晶。图源:David Baillot/加州大学圣地亚哥雅各布斯工程学院)
这项研究发表在《自然》期刊上。
在钙钛矿中制造少量的应变是非常有趣的，因为它提供了一种方法来对材料的性质进行重大的改变，比如它是如何导电、吸收和传输光的，或者它有多稳定。
“你可以用应变工程作为一个旋钮来调整现有的功能，甚至在材料中安装新的功能，”圣迭戈大学雅各布斯工程学院纳米工程教授、该研究的资深作者Sheng Xu说。
有一些技术是通过加热在钙钛矿晶体中引入应变，但这种应变通常是短暂的，或者在其强度方面是无法控制的，这使得这些应变工程钙钛矿无法使用。
现有的应变工程技术也与设备制造工艺不兼容。
Xu和他的团队通过精心培育变形的钙钛矿单晶来解决这些问题。
他们的技术将应变永久地嵌入到材料的结构中，并允许他们调整应变的大小——晶格变形越大，应变越大。
本研究中所研究的钙钛矿类型为阿尔法-甲脒铅碘盐(alpha-formamidinium lead iodide)，迄今为止，它已被用来制造效率最高的钙钛矿太阳能电池。
研究人员在一系列钙钛矿衬底上以不同的成分和晶格尺寸生长材料的晶体，这一过程称为异质外延生长。
当材料结晶时，它局限于衬底的晶格尺寸，这本质上迫使晶体以不同于通常的方式生长。
“因此，材料中的晶格发生了不同程度的变形和应变，这取决于材料和衬底之间的晶格失配，” Xu实验室的纳米工程博士生、该研究的第一作者之一Yimu Chen解释说。
“因为我们在原子水平上引入了应变，我们可以精确地设计和控制应变，” Xu实验室的纳米工程博士生、该研究的另一位第一作者Yusheng Lei说。
研究人员培育了五种不同强度的钙钛矿晶体，其应变范围从0到-2.4%不等。
在未来的研究中，研究人员将探索用这种应变工程方法如何发现更多钙钛矿的新特性和功能。
他们还将致力于扩大他们的生产过程，生产用于工业应用的大型单晶薄膜。
原文出处：
https://knowridge.com/2020/01/new-method-could-improve-performance-of-perovskite-electronics/，New method could improve performance of perovskite electronics，UC San Diego
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