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中科院化學所宋延林研究員課題組：印刷制備鈣鈦礦單晶薄膜取得新進展

2018-07-05 來源：中國聚合物網

鈣鈦礦材料以其優異的光電性質近年來在太陽能電池、發光二極管、光電探測器、激光等諸多領域得到了廣泛的研究。然而，由于鈣鈦礦結晶過程中的隨機成核問題，傳統方法制備的鈣鈦礦薄膜通常為多晶薄膜。相比鈣鈦礦多晶薄膜，鈣鈦礦單晶薄膜具有較低的缺陷密度、較高的載流子遷移率和擴散長度，在高性能鈣鈦礦器件中有著重要的應用前景。因此，鈣鈦礦單晶薄膜的可控制備對高性能鈣鈦礦器件具有重要意義。

針對鈣鈦礦結晶過程中的隨機成核問題，中國科學院化學研究所宋延林研究員課題組提出了一種利用晶種模板可控印刷制備鈣鈦礦單晶薄膜的普適性方法。研究人員首先采用噴墨打印的方法在氟硅烷修飾的疏水基材上制備了鈣鈦礦晶種，然后將生長有晶種的模板引入到鈣鈦礦結晶體系。研究發現，將鈣鈦礦晶種模板引入到結晶體系可以有效地改變體系中的前驅體離子分布，并降低結晶過程中的隨機成核密度，從而實現鈣鈦礦單晶薄膜的可控制備。通過調控打印制備晶種的尺寸，可以實現對鈣鈦礦單晶薄膜厚度的有效調控。同時，由于晶種模板的疏水低粘附特性，該方法可以實現鈣鈦礦單晶薄膜在硅片、石英、玻璃、二維材料、高分子薄膜等不同基材上的制備。這種采用晶種模板印刷制備的鈣鈦礦單晶薄膜具有較高的結晶質量，可用于光電探測器和圖像傳感器等光電器件。