近日，由中科院大連化物所劉生忠研究員帶領(lǐng)的團隊與陜西師大合作，利用升溫析晶法，首次制備出超大尺寸單晶鈣鈦礦CH3NH3PbI3晶體，尺寸超過2英寸（71毫米）。這是世界上首次報道尺寸超過0.5英寸的鈣鈦礦單晶。相關(guān)成果在線發(fā)表于《先進材料》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)用價值，成為國際上材料研究的熱點之一。
劉生忠團隊發(fā)展了大尺寸鈣鈦礦單晶生長方法，并成功制備出超大尺寸單晶鈣鈦礦CH3NH3PbI3晶體，尺寸超過2英寸（71毫米）。通過室溫下的高分辨X—射線衍射、光學(xué)測試，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納米處的發(fā)光峰。此外，它比薄膜材料具有更高的熱穩(wěn)定性。
《先進材料》的一位主編高度評價這項工作：該論文首次報道了尺寸大于0.5英寸的鈣鈦礦單晶。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。可以預(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現(xiàn)對多晶鈣鈦礦基器件的革新，推動光電器件的新一輪革命。
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