近日，山東大學(xué)前沿交叉科學(xué)青島研究院分子科學(xué)與工程研究院韓克利教授團隊在制備高質(zhì)量金屬鹵化物鈣鈦礦納米晶方面取得重要進(jìn)展，利用鍺鹵化物作為理想的前驅(qū)體設(shè)計了一種更有效、毒性更小的制備高光電性能金屬鹵化物鈣鈦礦納米晶體的途徑，使所制備的納米晶的光電質(zhì)量得到了明顯改善。相關(guān)研究成果以“Germanium Halides Serving as Ideal Precursors: Designing A More Effective and Less Toxic Route to High Optoelectronic Quality metal Halide Perovskite Nanocrystals”為題發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Nano Letters上。山東大學(xué)是該論文的第一完成單位，前沿交叉科學(xué)青島研究院2019級碩士研究生王曉晨和2020級博士研究生柏天新為該論文共同第一作者，韓克利教授和劉鋒研究員為該論文的共同通訊作者。
金屬鹵化物鈣鈦礦納米晶由于顯著的尺寸特性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受到了廣泛關(guān)注。然而，鉛基和非鉛鈣鈦礦納米晶的三前驅(qū)體合成面臨著非常相似的挑戰(zhàn)：目前選擇的鹵化物前驅(qū)體主要局限于有毒并且高度易燃的有機鹵化物，這將大大限制它們的大規(guī)模應(yīng)用。另外，這些有機鹵化物制備的大多數(shù)納米晶由于鹵素缺陷導(dǎo)致其光致發(fā)光性能較差。而很多無機金屬鹵化物又會同時將金屬陽離子引入鈣鈦礦晶格，從而不可避免地改變目標(biāo)材料的晶體結(jié)構(gòu)。因此，尋找合適的鹵化物前驅(qū)體變得越來越重要。
在本工作中，該團隊創(chuàng)新性地提出了將全無機鍺鹽GeX4(X = Cl、Br、I)作為穩(wěn)定且低危險性的鹵化物前驅(qū)體。不同于大多數(shù)其他無機鹵化物前驅(qū)體，GeX4化合物不會將Ge元素傳遞到最終化合物中，而所得納米晶的發(fā)光強度、熒光壽命、光致發(fā)光量子產(chǎn)率和相穩(wěn)定性都得到了明顯改善。這可歸功于Ge鹵化物中鹵素離子釋放過程的良好調(diào)控，這有助于增加所得鈣鈦礦納米晶的鹵化物組成，從而減少或消除與鹵化物空位相關(guān)的陷阱態(tài)。并且理論計算表明，鍺鹵化物在介電環(huán)境和熱力學(xué)中都提供了有利的條件，這有助于形成尺寸受限的缺陷抑制的納米粒子。該研究為制備高質(zhì)量的鈣鈦礦納米材料并調(diào)整其光電特性提供了一條光明道路。
上述工作得到了國家自然科學(xué)基金委人工光合成基礎(chǔ)科學(xué)中心、國家自然科學(xué)基金和山東大學(xué)齊魯青年學(xué)者基金等資助。
來源：山東大學(xué)
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.1c03527
