近年来，有机无机杂化钙钛矿材料受到了越来越多的关注，基于其吸收光范围广、吸光量大、光致发光寿命长等多种优越的性能，该材料在光伏，发光二极管和光电探测器等光电器件领域取得了前所未有的进展。其中，混合卤素钙钛矿具有连续可调节能带、更好的稳定性，光致发光性等特性，大大提高了其光电性能。在溴碘混合钙钛矿中，通过提高碘离子的比例，混合卤素钙钛矿的带隙减小，使材料发光光谱红移。在本课题研究中，研究人员设计，制造了具有特殊渐变能带隙结构通过实现特殊的渐变卤素钙钛矿，形成载流子和能量漏斗，使能量从高能隙区有效地转移至低能隙区。论文详细探讨了材料制造，特殊渐变能带隙结构和载流子/能量漏斗的形成，以及光照条件下混合卤素钙钛矿中的相分离。

　　近日，澳大利亚斯威本科技大学文小明博士贾宝华教授团队和莫纳什大学鲍桥梁教授团队合作，博士生周春花，欧庆东为共同第一作者，用两步气相沉积法制备了渐变带隙混合卤素钙钛矿纳米板，并对其能量漏斗效应及光照下的相分离进行了研究。首先，该研究用气相沉积法制备了纯FAPbI₃纳米板，其次，用FABr气体对该纳米板进行了处理。在这个过程中，溴离子从纳米板顶部到底部逐渐置换碘离子，得到了高质量FAPb(Br_xI_1-x)₃混合钙钛矿。不同厚度的纳米板中，溴离子和碘离子的比例不同。在厚度适当的纳米板上，溴离子和碘离子的比例在深度方向上逐渐发生变化，其带隙从2.29 eV（溴离子主导区域）渐变为1.56 eV（碘离子主导区域），含深度分辨的EDS证明了卤素成分的变化。

　　利用显微稳状及时间分辨的光谱技术，对卤素在深度方向上的置换及其成分进行了研究。在这种渐变结构中，光照引起的载流子可以通过漏斗效应有效的从高能隙区域传导到低能隙区域并发光。因此，在薄（几十纳米），中（几百纳米），厚（约一微米）三种纳米板上，光谱分别在540 nm（溴离子发光）, 560/610 nm（溴离子主导发光）, 735/790 nm（碘离子主导发光）处观测到。同时，光照在中或厚纳米板上均引起了相分离。持续光照时，溴离子主导的区域光谱发生了蓝移，而碘离子主导的区域光谱发生了红移。该相分离不可逆转，且在溴离子主导和碘离子主导的区域分别产生了稳定的相。

　　该研究结果对于设计，制造特殊渐变能带隙的渐变卤素钙钛矿结构材料以及它们的进一步应用，对于深入理解带隙渐变的钙钛矿中的载流子动力学以及其中的相分离问题，提供了详细的理解。相关文章在线发表在Advanced Optical Materials（DOI: 10.1002/adom.201801107）上。 

来源：materialsviews http://www.materialsviewschina.com/2018/12/31776/