二維材料最新Nature: 二維鹵化物鈣鈦礦橫向外延異質結構

【引言】

基于鈣鈦礦氧化物的外延異質結構與過渡金屬硫化物等一同構成了現代電子/光電器件的主要部分。在這其中，鹵化物鈣鈦礦作為新興的半導體材料，在太陽能電池、發光二極管等領域均被認為具有潛在的應用價值。然而，由于超高的離子遷移率以及缺乏化學穩定性，鹵化物鈣鈦礦的原子級外延生長尚未實現。因此，研究理解不穩定性的起源以及抑制離子擴散就變得非常重要而緊迫。

【成果簡介】

美國普渡大學的Brett M. Savoie、竇樂添以及上海科技大學的于奕（共同通訊作者）等人在異質結領域取得重要進展，首次制備了二維鹵化物鈣鈦礦外延異質結。研究通過吸收π共軛的有機配體來有效抑制面內二維鹵化物鈣鈦礦的面內離子擴散行為，并進而展示了高度穩定、可調的橫向外延異質結構。通過高分辨的TEM手段，研究還揭示了近原子級界面及其外延生長。最后，分子動力學模擬進一步確認了異質結的無序狀態明顯改善、以及更大的空穴形成能。研究認為，這些發現為理解鹵化物鈣鈦礦的穩定性以及制備更精巧復雜的超薄材料奠定了基礎。2020年04月29日，相關成果以題為“Two-dimensional halide perovskite lateral epitaxial heterostructures”的文章在線發表在Nature上。

【圖文導讀】

圖1 由共軛配體穩定的二維鹵化物鈣鈦礦橫向異質結

圖2 (2T)₂PbI₄–(2T)₂PbBr₄異質結的TEM表征

圖3 (2T)₂PbI₄–(2T)₂PbBr₄異質結中的周期性波紋（Ripple）

圖4 二維鹵化物鈣鈦礦家族

圖5 異質結的電學表征

文獻鏈接：Two-dimensional halide perovskite lateral epitaxial heterostructures（Nature, 2020, DOI: 10.1038/s41586-020-2219-7）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

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