Adv.Sci.:室溫下鈣鈦礦晶體形成的光化學(xué)控制

鉛鹵鈣鈦礦兼具優(yōu)異的光電性能與低成本、可規(guī)模化制備的優(yōu)勢，但其商業(yè)化仍受限于結(jié)晶動力學(xué)理解不足、缺乏可持續(xù)的材料加工方法，以及在制備藍(lán)光發(fā)射和具有空間位阻陽離子的二維鈣鈦礦方面存在的挑戰(zhàn)。

本文約翰·開普勒大學(xué)Stepan Demchyshyn和Martin Kaltenbrunner等人揭示了光對有機-無機鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的作用，并提出一種光化學(xué)輔助結(jié)晶控制技術(shù)（PACCT）。該低能耗方法利用紫外光照調(diào)控反應(yīng)動力學(xué)，實現(xiàn)在室溫大氣環(huán)境下對薄膜和柔性鈣鈦礦-聚合物復(fù)合材料中的晶體生長進(jìn)行控制。該處理對結(jié)晶過程的影響表現(xiàn)為促進(jìn)三維鈣鈦礦的生成或二維鈣鈦礦的生長。對于后者，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)熱方法難以制備的鈣鈦礦晶體生長，提供了一條實現(xiàn)藍(lán)光發(fā)射的簡便途徑，所得薄膜在80%相對濕度下的光致發(fā)光穩(wěn)定性超過1000小時。

針對兩種反應(yīng)路徑，本文基于紫外誘導(dǎo)有機陽離子去質(zhì)子化提出了相應(yīng)的機理描述。這些結(jié)果共同提出了一種新的鈣鈦礦制備策略，并為其結(jié)晶動力學(xué)提供了新見解，為開發(fā)能耗更低的新一代光電材料提供了通用且可擴(kuò)展的路徑。

文章亮點：

1. UV光照實現(xiàn)室溫結(jié)晶調(diào)控：提出PACCT技術(shù)，利用紫外光照在室溫大氣環(huán)境下調(diào)控鈣鈦礦結(jié)晶，無需加熱即可實現(xiàn)高質(zhì)量二維和三維鈣鈦礦的制備，能耗降低一個數(shù)量級。

2. 陽離子依賴性響應(yīng)機制：UV誘導(dǎo)有機陽離子（如MBA、MA）去質(zhì)子化，對大位阻陽離子（如MBA）促進(jìn)結(jié)晶與發(fā)光，對小陽離子（如MA）則因胺揮發(fā)導(dǎo)致缺陷增多、發(fā)光減弱。

3. 可實現(xiàn)正負(fù)圖案化與高穩(wěn)定性：該技術(shù)可用于光刻圖案化，分辨率達(dá)21微米，且所得二維鈣鈦礦薄膜在80%濕度下具有超過1000小時的PL穩(wěn)定性，具備良好的應(yīng)用前景。

M. Breitwieser, L. E. Lehner, J. Feigl, et al. “ Photochemical Control of Perovskite Crystal Formation at Room Temperature.” Adv. Sci. (2025): e22760.

https://doi.org/10.1002/advs.202522760

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