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Solvent-Vapor Atmosphere Controls the in Situ Crystallization of Perovskites
ACS Materials Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2021-07-08 , DOI: 10.1021/acsmaterialslett.1c00331 Yuling Xiu 1 , Yang Liu 2, 3 , Kai Niu 1 , Jieyuan Cui 1 , Yuhui Qi 1 , Chen Lin 1 , Dong Chen 1 , Yifei Li 1 , Haiping He 3, 4 , Zhizhen Ye 3, 4 , Yizheng Jin 1
ACS Materials Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2021-07-08 , DOI: 10.1021/acsmaterialslett.1c00331 Yuling Xiu 1 , Yang Liu 2, 3 , Kai Niu 1 , Jieyuan Cui 1 , Yuhui Qi 1 , Chen Lin 1 , Dong Chen 1 , Yifei Li 1 , Haiping He 3, 4 , Zhizhen Ye 3, 4 , Yizheng Jin 1
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In situ crystallization of perovskites provides a promising approach to achieve high-quality semiconductor films ideal for optoelectronic devices. However, understanding of the complicated in situ crystallization processes of perovskites is still limited. Here, we report that controlling the solvent-vapor atmosphere in the spin-coating step leads to two distinct in situ crystallization modes of the perovskite films. A pure nitrogen atmosphere causes fast evaporation of the solvent of dimethyl sulfoxide (DMSO) and, in consequence, substrate-dependent crystallization processes. In contrast, an atmosphere with a controlled partial pressure of 15 Pa of DMSO slows down the evaporation rates, resulting in substrate-independent crystallization processes. The two in situ crystallization modes generate films of perovskite nanoplatelets exhibiting different thicknesses, optical properties, and hence, varied electroluminescent efficiencies. Our work suggests that the management of the solvent-vapor atmosphere during in situ crystallization of perovskite films provides a new dimension for controlling their structures and properties. Considering that solvent-vapor atmosphere is a basic parameter for all solution-based processes, our work is of general interest to the perovskite field.
中文翻译：
溶剂蒸汽气氛控制钙钛矿的原位结晶
钙钛矿的原位结晶为获得适用于光电器件的高质量半导体薄膜提供了一种很有前景的方法。然而，对钙钛矿复杂的原位结晶过程的理解仍然有限。在这里，我们报告说在旋涂步骤中控制溶剂蒸汽气氛导致钙钛矿薄膜的两种不同的原位结晶模式。纯氮气氛会导致二甲基亚砜 (DMSO) 溶剂快速蒸发，从而导致依赖于底物的结晶过程。相比之下，控制分压为 15 Pa 的 DMSO 的气氛会减慢蒸发速率，导致与基板无关的结晶过程。他们俩原位结晶模式产生的钙钛矿纳米片薄膜具有不同的厚度、光学特性，因此具有不同的电致发光效率。我们的工作表明，在钙钛矿薄膜的原位结晶过程中控制溶剂蒸汽气氛为控制其结构和性能提供了一个新的维度。考虑到溶剂蒸汽气氛是所有基于溶液的过程的基本参数，我们的工作对钙钛矿领域具有普遍意义。
更新日期：2021-08-02
中文翻译：
溶剂蒸汽气氛控制钙钛矿的原位结晶
钙钛矿的原位结晶为获得适用于光电器件的高质量半导体薄膜提供了一种很有前景的方法。然而，对钙钛矿复杂的原位结晶过程的理解仍然有限。在这里，我们报告说在旋涂步骤中控制溶剂蒸汽气氛导致钙钛矿薄膜的两种不同的原位结晶模式。纯氮气氛会导致二甲基亚砜 (DMSO) 溶剂快速蒸发，从而导致依赖于底物的结晶过程。相比之下，控制分压为 15 Pa 的 DMSO 的气氛会减慢蒸发速率，导致与基板无关的结晶过程。他们俩原位结晶模式产生的钙钛矿纳米片薄膜具有不同的厚度、光学特性，因此具有不同的电致发光效率。我们的工作表明，在钙钛矿薄膜的原位结晶过程中控制溶剂蒸汽气氛为控制其结构和性能提供了一个新的维度。考虑到溶剂蒸汽气氛是所有基于溶液的过程的基本参数，我们的工作对钙钛矿领域具有普遍意义。
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