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兩步法合成PbI₂和鈣鈦礦納米片的可逆轉(zhuǎn)換擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域

西安瑞禧生物科技有限公司提供各種石墨烯、鈣鈦礦、量子點(diǎn)、納米顆粒、空穴傳輸材料、納米晶、半導(dǎo)體聚合物、超分子材料、過渡金屬配合物、化學(xué)試劑、化學(xué)原料藥等一系列產(chǎn)品。

有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦材料在光電器件（如光伏器件、發(fā)光二極管和激光器）中應(yīng)用多。雜化鈣鈦礦具有非常高效的光吸收和發(fā)射，可通過化學(xué)取代調(diào)整帶隙。基于雜化鈣鈦礦和2D材料的優(yōu)點(diǎn)，2D雜化鈣鈦礦將為材料性能和器件功能的設(shè)計(jì)提供機(jī)會(huì)。

通過雜化鈣鈦礦的可逆陽離子交換和低維材料的高效表面功能化，去實(shí)超薄鈣鈦礦的相和異質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)控。

1.以PbI₂為前驅(qū)體和模板，在不同的襯底上得到了不同厚度、六邊形的鈣鈦礦納米片。基于單個(gè)納米片，可實(shí)現(xiàn)PbI₂、MAPbI₃、FAPbI₃等多相之間的靈活設(shè)計(jì)與轉(zhuǎn)化。

2.利用2D材料作為掩模板，可以制作圖案化的鈣鈦礦納米片，并制備鈣鈦礦和PbI₂的平面型異質(zhì)結(jié)構(gòu)。

3.鈣鈦礦納米片與2D材料結(jié)合制備的垂直型異質(zhì)結(jié)，能表現(xiàn)出強(qiáng)界面耦合，如單層MoS₂/MAPbI₃納米片具有II型能帶排列。將具有優(yōu)異光學(xué)性質(zhì)的鈣鈦礦與多功能的2D材料相結(jié)合，可為設(shè)計(jì)和制備功能性微納光電器件創(chuàng)造了可能性。

兩步法合成過程以及PbI₂和鈣鈦礦納米片之間可逆轉(zhuǎn)換的示意圖。通過溶液滴涂法獲得PbI₂納米片，將PbI₂納米片置于管式爐下游生長區(qū)，另一前驅(qū)體AI置于上游蒸發(fā)區(qū)，抽負(fù)壓加熱，使氣相的AI與PbI₂反應(yīng)，生成鈣鈦礦納米片。對(duì)鈣鈦礦納米片加熱退火，又可以逆轉(zhuǎn)化為PbI₂納米片。如，對(duì)于MAPbI₃納米片，蒸發(fā)區(qū)溫度為130℃，生長區(qū)溫度為90℃，逆轉(zhuǎn)化溫度為130℃，而對(duì)于FAPbI₃納米片，蒸發(fā)區(qū)溫度為150℃，生長區(qū)溫度為95℃，逆轉(zhuǎn)化溫度為150℃。 晶體結(jié)構(gòu)說明了從PbI₂（六方）到MAPbI₃（四方）的化學(xué)反應(yīng)過程中的相變。

通過兩步法，可在各種基底上生產(chǎn)大量具有規(guī)則六邊形形狀、不同厚度和可調(diào)成分的鈣鈦礦納米片。同大多數(shù)2D半導(dǎo)體比，該鈣鈦礦納米片具有優(yōu)異的光學(xué)性能。在轉(zhuǎn)化為鈣鈦礦之前，單個(gè)鈣鈦礦納米片可以使用由2D材料制成的掩模（如石墨烯、h-BN或MoS₂）來覆蓋PbI₂模板，從而自由地繪制圖案。

此外，通過結(jié)合鈣鈦礦和其他2D材料，還可制作垂直型異質(zhì)結(jié)，層間的界面耦合。雜化鈣鈦礦的靈活設(shè)計(jì)及其與多種2D材料的結(jié)合，也為2D材料新性能和功能提供了諸多可能。同時(shí)更為2D材料的研究和控制開辟了一條有吸引力的途徑，拓展了鈣鈦礦材料在可調(diào)諧納米級(jí)光電器件中的新應(yīng)用領(lǐng)域。