Concerns about the toxicity of lead-based perovskites have aroused great interest for the development of alternative lead-free perovskite-type materials. Recently, theoretical calculations predict that Pb2+ cations can be substituted by a combination of Cu2+ and Sb3+ cations to form a vacancy-ordered layered double perovskite structure with superior optoelectronic properties. However, accessibilities to this class of perovskite-type materials remain inadequate, hindering their practical implementations in various applications. Here, we report the first colloidal synthesis of Cs4CuSb2Cl12 perovskite-type nanocrystals (NCs). The resulting NCs exhibit a layered double perovskite structure with ordered vacancies and a direct bandgap of 1.79 eV. A composition-structure-property relationship has been established by investigating a series of Cs4CuxAg2-2xSb2Cl12 perovskite-type NCs (0 ≤ x ≤ 1). The composition-induced crystal structure transformation, thus the electronic bandgap evolution has been explored by experimental observations and further confirmed by theoretical calculations. Taking advantages of both the unique electronic structure and solution processability, we demonstrate that the Cs4CuSb2Cl12 NCs can be solution-processed as high-speed photodetectors with ultrafast photo-response and narrow bandwidth. We anticipate that our study will prompt future research to design and fabricate novel and high-performance lead-free perovskite-type NCs for a range of applications.

中文翻译：

---

无铅 Cs4CuSb2Cl12 层状双钙钛矿纳米晶体

对铅基钙钛矿毒性的担忧引起了开发替代无铅钙钛矿型材料的极大兴趣。最近，理论计算预测 Pb2+ 阳离子可以被 Cu2+ 和 Sb3+ 阳离子的组合取代，形成具有优异光电性能的空位有序层状双钙钛矿结构。然而，这类钙钛矿型材料的可及性仍然不足，阻碍了它们在各种应用中的实际应用。在这里，我们报告了 Cs4CuSb2Cl12 钙钛矿型纳米晶体 (NCs) 的首次胶体合成。由此产生的 NC 表现出层状双钙钛矿结构，具有有序的空位和 1.79 eV 的直接带隙。通过研究一系列 Cs4CuxAg2-2xSb2Cl12 钙钛矿型 NCs (0 ≤ x ≤ 1)，建立了组成-结构-性质关系。通过实验观察探索了成分诱导的晶体结构转变，从而电子带隙演化，并通过理论计算进一步证实。利用独特的电子结构和溶液可加工性，我们证明 Cs4CuSb2Cl12 NCs 可以作为具有超快光响应和窄带宽的高速光电探测器进行溶液加工。我们预计我们的研究将促进未来的研究，以设计和制造用于一系列应用的新型高性能无铅钙钛矿型 NC。因此，电子带隙演化已经通过实验观察进行了探索，并通过理论计算得到了进一步证实。利用独特的电子结构和溶液可加工性，我们证明 Cs4CuSb2Cl12 NCs 可以作为具有超快光响应和窄带宽的高速光电探测器进行溶液加工。我们预计我们的研究将促进未来的研究，以设计和制造用于一系列应用的新型高性能无铅钙钛矿型 NC。因此，电子带隙演化已经通过实验观察进行了探索，并通过理论计算得到了进一步证实。利用独特的电子结构和溶液可加工性，我们证明 Cs4CuSb2Cl12 NCs 可以作为具有超快光响应和窄带宽的高速光电探测器进行溶液加工。我们预计我们的研究将促进未来的研究，以设计和制造用于一系列应用的新型高性能无铅钙钛矿型 NC。我们证明了 Cs4CuSb2Cl12 NCs 可以作为具有超快光响应和窄带宽的高速光电探测器进行溶液处理。我们预计我们的研究将促进未来的研究，以设计和制造用于一系列应用的新型高性能无铅钙钛矿型 NC。我们证明了 Cs4CuSb2Cl12 NCs 可以作为具有超快光响应和窄带宽的高速光电探测器进行溶液处理。我们预计我们的研究将促进未来的研究，以设计和制造用于一系列应用的新型高性能无铅钙钛矿型 NC。