超大尺寸單晶鈣鈦礦晶體制備成功

近日，由中科院大連化物所劉生忠研究員帶領的團隊與陜西師范大學合作，利用升溫析晶法，首次制備出超大尺寸單晶鈣鈦礦CH3NH3PbI3晶體，尺寸達到71 mm。這是世界上首次報道尺寸超過12.7 mm的鈣鈦礦單晶。相關成果在線發表于《先進材料》期刊上。

近年來的研究發現，具有鈣鈦礦晶體結構的甲氨基鹵化鉛材料 CH3NH3PbX3(X=Cl，Br，I)，在光伏材料、激光材料和發光材料等方面展現出極大的應用價值，成為國際上材料研究的熱點之一。

劉生忠團隊發展了大尺寸鈣鈦礦單晶生長方法，并成功制備出超大尺寸單晶鈣鈦礦CH3NH3PbI3晶體，尺寸達到71 mm。通過室溫下的高分辨X—射線衍射、光學測試，發現CH3NH3PbX3(X=Cl，Br，I)鈣鈦礦晶體材料具有很高的結晶質量和更好的光吸收范圍(相較于薄膜樣品)，并首次發現它在402 nm處的發光峰。此外，它比薄膜材料具有更高的熱穩定性。

《先進材料》的一位主編高度評價這項工作:該論文首次報道了尺寸大于12.7 mm的鈣鈦礦單晶。鈣鈦礦單晶顯示了更好的熱穩定性、更寬的光吸收范圍、較低的空穴濃度以及較高的載流子遷移率。可以預期采用單晶制作的鈣鈦礦太陽能電池可以獲得更好的光電轉換效率;同時由于晶體的完整性和較少的缺陷，單晶器件也具有更佳的穩定性。這位主編說，由于單晶材料是現代半導體工業、電子工業和光電工業的基礎，具有優良性能的鈣鈦礦單晶材料有可能實現對多晶鈣鈦礦基器件的革新，推動光電器件的新一輪革命。