吉林大學魏浩桐課題組Nano?Letters：抗壞血酸穩定的低噪聲、寬線性動力學響應的鈣鈦礦光探測器

鉛鹵素鈣鈦礦作為新興起的光電材料，在光伏，LED以及探測器方面有著很好發展潛力。其中以甲胺、甲脒、銫離子作為陽離子的鉛鹵素鈣鈦礦，因其合適的直接帶隙，高的吸光系數，以及長的載流子擴散長度展現了很好的光電性能。目前，基于甲脒陽離子的鈣鈦礦電池效率已經突破了25%。但是由于常溫下鈣鈦礦相不穩定，通常需要添加少量的甲胺離子或者銫離子。然而，甲脒陽離子在鈣鈦礦前驅體溶液中，仍然受到溶劑，水分，甲胺等親核試劑的進攻而逐漸分解。基于此背景，吉林大學的魏浩桐教授課題組，通過研究表征含甲脒陽離子的鈣鈦礦前驅體分解產物甲酰胺，提出了添加合適的穩定劑L-抗壞血酸（L-AA），提高了溶液的穩定性。而且，添加L-AA的鈣鈦礦溶液，成膜后表現出很好的鈍化晶界的效果，并在之后光探測器的應用中展現出很好的弱光探測能力以及出色的器件穩定性。

這一工作即分析了甲脒離子在前驅體溶液中的分解路線，又提供了一種雙功能的穩定劑。利用甲脒陽離子與L-AA的多個羥基形成氫鍵的共同作用，即保護了甲脒陽離子免受親核試劑的進攻，又在形成鈣鈦礦薄膜后有效轉移晶界處缺陷的剩余電荷。該研究也為在利用弱相互作用修飾鈍化鈣鈦礦晶界設計方面提供了思路。

圖1 抗壞血酸對甲脒陽離子的穩定作用。圖片來自：Nano?Letters

圖2甲脒陽離子的分解產物的表征。圖片來自：Nano?Letters

這一成果發表在近期Nano?Letters上(https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.nanolett.0c04858)，文章的共同第一作者為吉林大學博士生馮曉蓬和吉林大學博士后譚明瑞。魏浩桐課題組主要從事高性能光電材料開發與制備，開發基于鈣鈦礦材料的高靈敏度X射線探測器、光探測器等光電器件。自2020年起擔任《Molecules》雜志編委。課題組網站鏈接及二維碼：https://www.x-mol.com/groups/haotongwei

本文由作者投稿。