第一作者：Yan Song

通訊作者：林元華

通訊單位：清華大學

林元華，博士，院長，2001.8-至今于清華大學材料學院任助研、副研究員、教授。研究領(lǐng)域：1. 面向高端電子用氧化物無機介質(zhì)材料與器件。2.面向能源轉(zhuǎn)換的氧化物高溫熱電材料與器件，目前發(fā)表SCI收錄論文300余篇，其中在Science、Nat. Mater.、Nat. Energy、Nat.Comunn.、Phys. Rev. Lett., Adv. Mater等期刊上發(fā)表100余篇，SCI論文被引用30000余次。

（信息來源：https://www.mse.tsinghua.edu.cn/info/1024/1628.ht）

論文速覽

混合鹵化物鈣鈦礦（ABX₃ 或者 A′₂A_n-1B_nX_3n+1）因其可調(diào)節(jié)的帶隙、長的載流子擴散長度和溶液可加工性，被認為是一系列功能材料，如光電子和光伏器件的優(yōu)秀候選材料。然而，它們在潮濕/空氣中的不穩(wěn)定性、鉛（Pd）的毒性以及苛刻的反應(yīng)條件或復(fù)雜的后處理一直是實際應(yīng)用的瓶頸。

本研究提出了在典型(CHA)₂PbBr₄二維（2D）混合鈣鈦礦中，A位點、B位點和X位點的同時構(gòu)型熵設(shè)計。結(jié)果表明，高熵效應(yīng)有利于穩(wěn)定混合鈣鈦礦相，并促進了無需精確控制冷卻速率的簡單結(jié)晶過程，以制備規(guī)則晶體。此外，高熵2D鈣鈦礦晶體表現(xiàn)出可調(diào)節(jié)的能帶間隙、寬帶發(fā)射和長的載流子壽命。

測試發(fā)現(xiàn)，高熵組合物在去離子水中幾乎保持了初始晶體結(jié)構(gòu)18小時，而原始的(CHA)₂PbBr₄晶體大部分已分解，表明其濕度穩(wěn)定性明顯提高。本工作提供了一種在溫和條件下合成濕度穩(wěn)定的混合鈣鈦礦的簡便方法，加速了光電子和發(fā)光器件的相關(guān)制備，并促進了鹵化物鈣鈦礦的最終商業(yè)化。

圖文導(dǎo)讀

圖1：(CHA)₂PbBr₄基層狀鈣鈦礦晶體的合成和結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2：差示掃描量熱法(DSC)和熱重分析(TGA)測量的(CHA)₂PbBr₄基高熵層狀鈣鈦礦晶體的熱性能。

圖3：(CHA)₂PbBr₄基層狀鈣鈦礦晶體的光學吸收譜、使用Tauc方法計算的光學帶隙、在360納米激發(fā)波長下的光致發(fā)光(PL)光譜，以及歸一化的PL光譜。

圖4：(CHA)₂PbBr₄基層狀鈣鈦礦晶體的時間分辨光致發(fā)光(TRPL)衰減曲線。

圖5：(CHA)₂PbBr₄基層狀鈣鈦礦晶體在0至18小時濕度穩(wěn)定性測試中的X射線衍射(XRD)分析。

圖6：(CHA)₂PbBr₄基鈣鈦礦的微觀結(jié)構(gòu)和親水性。

文獻信息

標題：High-Entropy Design for 2D Halide Perovskite

期刊：Journal of the American Chemical Society

DOI：10.1021/jacs.4c01882