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中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院肖正國教授課題組與化學(xué)與材料學(xué)院陳濤教授課題組合作，在鈣鈦礦薄膜制備及光電器件研究中取得重要進(jìn)展。該研究團(tuán)隊(duì)利用表面能很低的聚二甲基硅氧烷（PDMS）襯底，實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦薄膜的巨量轉(zhuǎn)移。相關(guān)成果日前以“Mass Transfer Printing of Metal-Halide Perovskite Films and Nanostructures”為題發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）雜志上。

金屬鹵化物鈣鈦礦是新一代的明星半導(dǎo)體材料，它具有吸收系數(shù)高、光學(xué)帶隙易于調(diào)節(jié)、電子空穴遷移率高、載流子擴(kuò)散長度長、缺陷容忍度高等優(yōu)異的光電特性。這使得鈣鈦礦材料在太陽能電池、發(fā)光二極管、X射線探測器等領(lǐng)域都具有非常廣闊的應(yīng)用前景。但是在之前的研究中，鈣鈦礦薄膜只能夠沉積在剛性平面襯底上，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足實(shí)際應(yīng)用中的很多需求，例如在柔性可彎曲襯底上沉積薄膜以制備柔性器件，以及通過不同組分鈣鈦礦薄膜的圖案化實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射和全彩顯示等。

基于此，肖正國教授課題組使用表面能很低的PDMS襯底進(jìn)行鈣鈦礦薄膜和微納結(jié)構(gòu)的巨量轉(zhuǎn)移。在不改變鈣鈦礦薄膜的表面形貌、成分和光電性能的前提下，成功將鈣鈦礦薄膜轉(zhuǎn)移到柔性襯底上。在器件制備過程中，使用一層超薄的支化聚乙烯亞胺（B-PEI）作為鈣鈦礦與傳輸層之間的化學(xué)結(jié)合層，能大大增強(qiáng)轉(zhuǎn)移器件界面處的電接觸。膜轉(zhuǎn)移方法制備的鈣鈦礦發(fā)光二極管（PeLEDs）具有與優(yōu)化的旋涂器件相同的外量子效率。另外，使用該方法還能夠制備分辨率高達(dá)1270 ppi的大面積鈣鈦礦微納結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，通過將紅光鈣鈦礦條紋與天藍(lán)光鈣鈦礦條紋交替排列，成功制備出了白光PeLEDs。

以上工作提供了一種在多種襯底上制備鈣鈦礦薄膜或微納結(jié)構(gòu)的可行方法，用于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示、白光PeLED和激光器等實(shí)際應(yīng)用。

圖示：紅光鈣鈦礦條紋與天藍(lán)光鈣鈦礦條紋交替排列的示意圖(a)及PL Mapping照片(b)。白光PeLEDs的器件結(jié)構(gòu) (c) 及工作時(shí)的照片 (d)。

我校物理學(xué)院肖正國教授與化學(xué)與材料學(xué)院陳濤教授為該論文的共同通訊作者。物理系碩士研究生李智兼為該論文的第一作者。本項(xiàng)研究得到國家自然科學(xué)基金委、中科大人才團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、以及中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金的資助。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202203529

（物理學(xué)院、科研部）