【環球網科技綜合報道】近日，華東理工大學清潔能源材料與器件團隊自主研發了一種鈣鈦礦單晶薄膜通用生長技術，將晶體生長周期由7天縮短至1.5天，實現了30餘種金屬鹵化物鈣鈦礦半導體的低溫、快速、可控製備，為新一代的高性能光電子器件提供了豐富的材料庫。

據介紹

，金屬鹵化物鈣鈦礦是一類光電性質優異、可溶液製備的新型半導體材料，在太陽能電池、發光二極管和輻射探測器等領域有重要應用。

目前，這些器件主要采用多晶薄膜為光活性材料
，其表界麵懸掛鍵、不(bu)飽(bao)和(he)鍵(jian)等(deng)缺(que)陷(xian)將(jiang)顯(xian)著(zhu)降(jiang)低(di)器(qi)件(jian)性(xing)能(neng)和(he)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)。單(dan)晶(jing)薄(bo)膜(mo)材(cai)料(liao)本(ben)體(ti)不(bu)含(han)有(you)晶(jing)界(jie)等(deng)缺(que)陷(xian)，是(shi)製(zhi)備(bei)光(guang)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)的(de)理(li)想(xiang)候(hou)選(xuan)材(cai)料(liao)，但(dan)如(ru)何(he)可(ke)控(kong)、低溫合成該類材料仍是該領域所麵臨的主要挑戰。

官方資料顯示
，單晶材料生長涉及到成核
、溶解、傳質
、反應等多個過程。對鈣鈦礦單晶而言，其生長過程中的控製步驟仍不明確。研究團隊采用原位顯微觀測、膠體擴散吸光度測試、核(he)磁(ci)共(gong)振(zhen)擴(kuo)散(san)序(xu)譜(pu)等(deng)手(shou)段(duan)，定(ding)量(liang)化(hua)分(fen)析(xi)了(le)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)前(qian)驅(qu)體(ti)溶(rong)液(ye)中(zhong)的(de)溶(rong)質(zhi)擴(kuo)散(san)過(guo)程(cheng)，同(tong)時(shi)結(jie)合(he)分(fen)子(zi)動(dong)力(li)學(xue)和(he)數(shu)值(zhi)仿(fang)真(zhen)
，證(zheng)實(shi)了(le)物(wu)質(zhi)傳(chuan)遞(di)過(guo)程(cheng)是(shi)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)單(dan)晶(jing)薄(bo)膜(mo)生(sheng)長(chang)的(de)決(jue)速(su)步(bu)驟(zhou)。

隨sui後hou，研yan究jiu團tuan隊dui開kai發fa了le以yi二er甲jia氧yang基ji乙yi醇chun為wei代dai表biao的de高gao通tong量liang單dan晶jing生sheng長chang溶rong液ye體ti係xi，通tong過guo多duo官guan能neng團tuan配pei位wei作zuo用yong細xi化hua前qian驅qu體ti膠jiao束shu尺chi寸cun，將jiang前qian驅qu體ti體ti係xi的de擴kuo散san係xi數shu由you1.7×10-10 m2 s-1提高至5.4×10-10 m2 s-1，從而使得單晶薄膜的生長速率提高約3倍
，製備環境溫度普遍降低了30℃‍~60℃。例如
，在70℃下，甲胺鉛碘單晶薄膜的生長速度可達到8.0 µm min-1
，在一個結晶周期內單晶薄膜尺寸可達2 cm。研究團隊進一步證實了該單晶薄膜生長技術的普適性
，實現了30餘種厘米級單晶薄膜的低溫
、快速、高通量生長方法。

另外
，該晶體生長技術可抑製單晶薄膜中的晶格缺陷形成，製備單晶薄膜的載流子遷移率高達160 cm2 V-1 s-1
、擴散長度超80 µm，zhexiewulixingzhicanshudadaolemuqianshangyehuajingguibandaoticailiaoshuiping。yizhibeidedanjingbomoweihuoxingcengdefushetanceqijian，zailingpianyamoshixiadelingmindugaodadao1.74×105 µC Gy−1 cm−2
，並在英寸級像素陣列化器件中展示出優異的空間尺度上一致性
，實現了自供電模式下大麵積複雜物體的X射線成像。這項工作闡明了鈣鈦礦單晶薄膜的晶化機理
，為新一代的高性能光電器件提供了豐富的材料庫。

據悉，相關成果發表於國際知名學術期刊《自然-通訊》。