无机钙钛矿材料具有优异的光电性能，近年来在太阳能电池、发光二极管、光电探测器、激光等诸多领域得到了广泛的研究。目前，无机钙钛矿单晶的制备方法主要有气相生长法和溶液生长法。相比溶液生长法，气相生长技术容易实现高质量单晶的制备，对制备高性能集成光电器件具有重要的意义。然而，由于气相外延过程中的随机成核和晶格不匹配问题，在气相体系中实现钙钛矿结晶位点、晶体形貌和晶体尺寸的控制成为一个难题，这也是可控制备高性能钙钛矿集成光电器件的巨大挑战。

针对气相生长体系中钙钛矿随机成核和晶格不匹配问题，中国科学院化学研究所宋延林研究员（点击查看介绍）与赵永生研究员（点击查看介绍）课题组合作，创新性地将打印制备的晶种模板引入到钙钛矿气相生长体系，提出了一种利用晶种模板可控外延生长无机钙钛矿单晶的方法（图1）。研究人员首先通过喷墨打印的方法在疏水基材上制备了钙钛矿晶种，然后将生长有晶种的模板引入到钙钛矿气相生长体系。研究发现，晶种模板的引入可以有效地抑制钙钛矿晶体在气相外延过程中的随机成核和晶格不匹配问题，从而实现具有规则晶体形貌的钙钛矿单晶的可控气相图案化。通过调控气相生长时间，可以实现对钙钛矿单晶尺寸的有效调控。该方法制备的无机钙钛矿单晶具有较高的结晶质量，可直接用于制备高性能硅基激光器和光电探测器。该研究为高质量无机钙钛矿单晶的可控气相制备提供了一种新的途径，对制备高性能钙钛矿集成光电器件具有重要意义。

图1. 无机钙钛矿单晶的气相图案化制备

研究成果发表于近日出版的Advanced Materials 上。通讯作者是宋延林和赵永生研究员，第一作者是博士研究生谷振坤和周忠豪。

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Controllable growth of high-quality inorganic perovskite microplate arrays for functional optoelectronics

Zhenkun Gu, Zhonghao Zhou, Zhandong Huang, Kang Wang, Zheren Cai, Xiaotian Hu, Lihong Li, Mingzhu Li, Yong Sheng Zhao, Yanlin Song

Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.201908006

导师介绍

宋延林

https://www.x-mol.com/university/faculty/15559

赵永生

https://www.x-mol.com/university/faculty/148550