近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所復(fù)雜分子體系反應(yīng)動力學(xué)研究組研究員韓克利團(tuán)隊在制備高質(zhì)量金屬鹵化物鈣鈦礦納米晶方面取得新進(jìn)展。該團(tuán)隊利用鍺鹵化物作為理想的前驅(qū)體，設(shè)計了一種更有效、毒性更小的制備高光電性能金屬鹵化物鈣鈦礦納米晶體的新方法，該方法可明顯改善納米晶的光電質(zhì)量。
鉛基和非鉛鈣鈦礦納米晶的三前驅(qū)體合成面臨著非常相似的挑戰(zhàn)：鹵化物前驅(qū)體的選擇主要局限于有毒并且高度易燃的有機(jī)鹵化物，大大限制了它們的大規(guī)模應(yīng)用。此外，這些有機(jī)鹵化物制備的大多數(shù)納米晶由于鹵素缺陷，導(dǎo)致其光致發(fā)光性能較差。很多無機(jī)金屬鹵化物又會將金屬陽離子引入鈣鈦礦晶格，從而不可避免地改變目標(biāo)材料的晶體結(jié)構(gòu)。因此，尋找合適的鹵化物前驅(qū)體是解決上述問題的關(guān)鍵。
利用全無機(jī)鍺鹽制備高光電性能鈣鈦礦納米晶可明顯改善納米晶的光電質(zhì)量
本工作中，該團(tuán)隊提出將全無機(jī)鍺鹽GeX4（X=Cl、Br、I）作為穩(wěn)定且低危險性的鹵化物前驅(qū)體。不同于大多數(shù)其他無機(jī)鹵化物前驅(qū)體，由于Ge鹵化物中鹵素離子的釋放過程易于調(diào)控，有助于增加所得鈣鈦礦納米晶的鹵化物組成，從而減少或消除與鹵化物空位相關(guān)的陷阱態(tài)，因此，GeX4化合物不會將Ge元素傳遞到最終產(chǎn)物中，使得納米晶的發(fā)光強(qiáng)度、熒光壽命、光致發(fā)光量子產(chǎn)率和相穩(wěn)定性都得到了明顯改善。理論計算表明，Ge鹵化物在介電環(huán)境和熱力學(xué)中都提供了有利的條件，有助于形成尺寸受限的缺陷抑制納米粒子。該研究為制備高質(zhì)量的鈣鈦礦納米材料，以及調(diào)整其光電特性提供了一條可行性道路。
相關(guān)研究成果以“Germanium Halides Serving as Ideal Precursors: Designing A More Effective and Less Toxic Route to High Optoelectronic Quality Metal Halide Perovskite Nanocrystals”為題，于近日發(fā)表在《納米快報》（Nano Letters）上。上述工作得到了國家自然科學(xué)基金等項目的資助。
文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.1c03527
