化学相变法制备钙钛矿周期性纳米结构

钙钛矿是一种具有广阔应用前景的光电半导体材料，可用于制备高效太阳能电池、发光二极管、激光器、光探测器以及晶体管。众说周知，钙钛矿光电器件的性能与其薄膜的晶体质量有着密切关系。正因为如此，至今仍有很多研究专注于如何制备高质量的钙钛矿薄膜以期获得高性能的钙钛矿光电器件。然而，少有关于钙钛矿周期性纳米结构制备的文献报道。例如，人们发展了聚焦离子束刻蚀的方法来制备周期性纳米结构的CH₃NH₃PbBr₃，然而该方法容易破坏钙钛矿的晶体性以及光学性能。那么，有没有一种方法可以制备出高质量的钙钛矿周期性纳米结构呢？

图1. 化学相变法制备钙钛矿周期性纳米结构的示意图

最近，香港大学蔡植豪（点击查看介绍）团队提出一种新型的化学相变法来制备钙钛矿周期性纳米结构（图1）。该方法是基于如下化学反应（反应1）：固态的钙钛矿（CH₃NH₃PbI₃）与气态的甲胺（CH₃NH₂）反应生成液态的中间体（CH₃NH₃PbI₃⋅CH₃NH₂），该液态中间体可以复制聚二甲基硅氧烷（PDMS）上的周期性纳米结构；通过退火处理，液态的中间体又转变成固态的钙钛矿，同时也保留了聚二甲基硅氧烷上的周期性纳米结构。利用该方法可以制备不同周期的钙钛矿周期性纳米结构（图2）。

图2. 化学相变法处理前的钙钛矿薄膜的扫描电镜截面图（A）和俯视图（D），735 nm周期的钙钛矿周期纳米结构的扫描电镜截面图（B）和俯视图（E），1500 nm周期的钙钛矿周期纳米结构的扫描电镜截面图（C）和俯视图（F）。

该团队还发现通过这种化学相变法制得的钙钛矿周期性纳米结构具有比相变前平面结构更好的结晶性和光学性质。此外，基于钙钛矿周期性纳米结构发光二极管的量度大约是化学相变法处理前钙钛矿薄膜器件的两倍。这一结果发表在Advanced Functional Materials 上。

该论文作者为：Jian Mao, Wei E. I. Sha, Hong Zhang, Xingang Ren, Jiaqing Zhuang, Vellaisamy A. L. Roy, Kam Sing Wong, Wallace C. H. Choy

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Novel Direct Nanopatterning Approach to Fabricate Periodically Nanostructured Perovskite for Optoelectronic Applications,

Adv. Funct. Mater., 2017, 27, 1606525, DOI: 10.1002/adfm.201606525

蔡植豪教授简介

蔡植豪博士（Prof./Dr. Wallace C.H. Choy），英国萨里大学取得博士学位，现任香港大学教授/博士生导师；美国学会会士(OSA Fellow)，美国电机及电子学工程师学会高级会员(IEEE Senior member)和英国特许工程师(CEng)；多年从事半导体光电子器件的理论与实验研究，曾先后在加拿大国家研究中心、美国伊利诺斯大学、美国加州硅谷的日本富士通化合物半导体公司工作。

蔡植豪教授在香港大学电子工程系主要从事有机小分子/聚合物、钙钛矿、其他半导体薄膜太阳能电池以及发光二极管研究，还包括纳米材料与器件等材料的生长、器件制备及其光电特性等研究；到目前为止，在光电材料与器件方面发表论文175篇；曾访问加州大学洛杉矶分校、德累斯顿技术大学、剑桥大学Cavendish Lab；蔡植豪博士根据汤姆森路透的基本科学指标（ESI），2014、2015及2016被认定为前1％引用最多的科学家(Top 1% most cited scientist)；Nature Publishing Group-Scientific Reports、IOP Journal Physics D 的编委会成员、IEEE Photonics Journal 的高级主编、OSA Journal of the Optical Society of America B 的专题主编。

http://www.x-mol.com/university/faculty/41616

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