近日，南京工業大學的黃維院士、黃曉教授、王琳教授團隊開發了一種室溫下通過定向自組裝制備3D/2D鈣鈦礦外延異質結的普適方法。這一研究成果于近日以“Room temperature epitaxial welding of 3D and 2D perovskites”為題發表在國際學術期刊《自然·材料》（Nature Materials）上。
近年來，金屬鹵素鈣鈦礦異質結在太陽能電池、顯示和光電探測等領域受到廣泛關注。然而，由于鈣鈦礦這類離子晶體對制備條件極其敏感，合成過程中異質結界面性質的改變往往伴隨著各組分晶相、尺寸與晶體取向等多因素的變化。這些復雜情況使研究異質結界面性質與精準調控其性能變得尤為困難。
針對該問題，南京工業大學的黃維院士、黃曉教授、王琳教授團隊開發了一種室溫下通過定向自組裝制備3D/2D鈣鈦礦外延異質結的普適方法。他們以CsPbBr3/PEA2PbBr4為例，展示了如何通過改變兩種鈣鈦礦表面配體的種類影響晶體間的相互作用、相對轉角以及界面分子的有序性，進而實現了CsPbBr3在PEA2PbBr4晶體表面的取向外延組裝。相較于傳統方法形成的隨機組裝界面，該外延異質結界面有著更強的界面耦合作用，增強了鈣鈦礦晶體間的能量與電荷轉移。此外，該自發外延組裝過程誘導了2D鈣鈦礦的表面晶格畸變與帶隙變化，使材料在低溫下表現出超寬波長范圍的多重激子態發光。
鑒于該自組裝策略的普適性，鈣鈦礦外延異質結的材料范圍有望被進一步拓寬，實現更多成分、界面和取向相關特性的調控。同時，該室溫自發取向組裝的方法在晶體生長領域有著重要的科學意義，為其他基于范德華等弱相互作用的有機-無機雜化材料體系的外延生長提供了理論指導。
這一研究成果于近日以“Room temperature epitaxial welding of 3D and 2D perovskites”為題發表在國際學術期刊《自然·材料》（Nature Materials）上。南京工業大學碩士畢業生朱兆華、東南大學朱超研究員、南京工業大學碩士畢業生楊磊、西北工業大學博士研究生陳前、南京工業大學張玲海研究員為共同第一作者。該工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金等基金的支持。
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