鈣鈦礦納米晶體表面鈍化，讓材料更穩定

利用IDA分子鈍化鈣鈦礦納米晶體的表面，可以大幅度改善晶體的穩定性以及它們的光學和電學性質，使它們可用於光電子器件。圖片來源：阿卜杜拉國王科技大學

鈣鈦礦納米顆粒可以通過簡單的工藝處理來穩定納米晶體表面，進而大幅度改善太陽能電池和發光二極體的性能。

阿卜杜拉國王科技大學的科學家已經找到了一種新的研究工藝，利用該工藝可以提高光學納米晶體的化學穩定性，並且這種工藝不會降低光學納米晶體的電學性能。

鹵化物鈣鈦礦是一類極具有研究應用前景的光電子學和光伏材料。 這些材料具有著較長的電荷載流子擴散長度，因此可以有效地吸收可見光，並且它們的製造工藝簡單價格低廉。光學器件的性能也可以通過納入納米尺度的顆粒來改善，納米尺度的顆粒具有遠遠優於其聚合體衍生物的發光和吸收特性。 所以科學家們十分熱衷於嘗試將這兩種工藝方法結合起來。但是挑戰在於微小的鈣鈦礦顆粒化學性質並不總是穩定的，並且它們的原子晶體結構難以控制。

連接分子，又稱為配體，可以穩定納米晶體。這種所謂的鈍化可以通過在鈣鈦礦顆粒周圍形成電絕緣殼，從而抑制其在電子器件中的有效性。

如今，Osman Bakr的研究團隊以及來自阿卜杜拉國王科技大學和上海技術大學的合作者們共同創造了由碘化銫 - 碘化鉛製成的由2,2"-亞氨基二苯甲酸（IDA）配體鈍化的鹵化物鈣鈦礦納米晶體。他們表示，這種鈍化處理工藝提供了必要的化學穩定性，同時這種穩定性對光電子器件十分有必要。鈍化過程很簡單：只需將IDA粉末添加到納米晶體溶液中，並使用離心機除去過量的IDA即可。

該團隊選擇IDA材料是因為它是一種雙齒配體，這意味著它可以在兩個位點上與納米晶體結合。「在這種應用中使用的常規配體，如油酸，在鈣鈦礦納米晶體表面上是動態的，容易鬆動，」論文的第一作者潘俊（音）說道。「這就是我們應用雙羧酸基團來強力結合在材料表面上的原因，同時這種材料也可以在室溫下穩定鈣鈦礦結晶相。」

潘俊（音）和他的團隊比較了鈍化樣品和未鈍化樣品的光學性質，結果顯示這種鈍化處理可以有效提高光致發光率（從80％到95％以上），光致發光率是衡量吸收的每個光子發射多少光子量的單位。實驗結果同時顯示，五天後未鈍化納米晶體發射的光強度顯著下降，但IDA處理的樣品在15天後仍以90％的初始水平發光。

該研究團隊表示，使用經過處理穩定的鹵化物鈣鈦礦納米晶體來構建發光二極體，就最大亮度和發光效率而言，該紅光產生裝置遠遠優於未鈍化的控制裝置。

「我們下一步目標是實現更穩定的鈣鈦礦結構，並創建一個性能提升超過10％的基於鈣鈦礦納米晶體的LED。」 潘俊（音）說。

原文來自phys，原文題目為：Surface engineering gets the red light，由材料科技在線匯總整理。

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