溶液處理的鹵化鉛鈣鈦礦 (LHP) 有望用于低成本高性能太陽能電池和發(fā)光器件,但由于強電場驅(qū)動的離子遷移和晶格分解,它們也存在嚴(yán)重的運行不穩(wěn)定問題。鑒于此,2022年2月25日南京理工大學(xué)曾海波團(tuán)隊于AFM刊發(fā)通過強化鈣鈦礦中的金屬-鹵素鍵顯著提高運行穩(wěn)定性的研究成果。報道了用3d過渡金屬(TM:Mn 和 Ni)部分取代Pb顯著抑制了鈣鈦礦中的離子遷移和增強的晶格穩(wěn)定性。實驗表明,即使摻雜水平很小(<4%),CsPbBr3中離子遷移的能壘也可以通過Mn和Ni取代增加四倍。然而,后TM Zn和非TM Bi摻入在抑制離子遷移方面效率較低。理論結(jié)果表明,具有部分填充的3d軌道的Ni和Mn離子可以通過配位效應(yīng)鈍化周圍Pb-Br八面體的活躍孤對電子,并降低Pb 6s-Br 4p反鍵態(tài),從而實現(xiàn)長程晶格穩(wěn)定并抑制離子遷移。進(jìn)一步證明了混合鹵素 CsPbBr1.5I1.5中的Ni摻入策略,其中場驅(qū)動的鹵素偏析顯著減輕,相關(guān)的發(fā)射顏色變化減少了六倍。這項研究為提高基于鈣鈦礦的光電和電子器件的運行穩(wěn)定性鋪平了道路。
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