华东理工大学在钙钛矿单晶薄膜制备研究中取得新突破

据华东理工大学通报，近期该院材料科学与工程学院的侯宇教授与杨双教授在钙钛矿单晶薄膜制作方面取得重要突破，其研究成果已在《自然-通讯》杂志上发表。

金属卤化物钙钛矿作为一种具备高效光电能力且可以制得的新型半导体材料，受到众多科研机构的关注，特别是在太阳能电池、发光二极管以及辐射探测器等领域的发展中起到关键作用。

然而，由于目前这类器件主要依赖多晶薄膜作为光活性材料，其表面存在的悬键及不饱和键等问题会严重影响到器件的性能和耐用性。因此，寻找控制条件下低温制造该类材料的方法便成为这一领域亟待解决的难题。

关于单晶材料的成长涉及多种环节，尤其是关键的成核、溶解、传质与反应步骤，对于钙钛矿来说，其成长期中的各因素控制程度尚不确定。

为此，该研究团队借助原位显微观察、胶体扩散吸光度检测及核磁共振扩散序谱等实验技术，量化分析了钙钛矿前驱体溶液中的分子物质传输过程，再结合分子动力学与数值模拟手法，最终证实了物质传递过程是决定钙钛矿单晶薄膜生长速率的关键步骤。

接着，以二甲氧基乙醇为载体的高通量单晶生长溶液体系得以研发出来，借助多官能团配位作用有效减小前驱体胶束大小，使得物质的扩散系数从1.7×10-10 m2 s-1提升至5.4×10-10 m2 s-1，实现单晶薄膜生长速度提升三倍以上，并且使制备环境温度普遍降低了30℃~60℃。

华东理工大学的材料科学与工程学院是这项研究的唯一通讯单位，博士生刘达为文章首位作者，而侯宇教授和杨双教授则为通讯联系人，杨化桂教授给予协助。此外，此项研究也获得了多项国家级与省级专项资金支持。