近日，南京工业大学的黄维院士、黄晓教授、王琳教授团队开发了一种室温下通过定向自组装制备3D/2D钙钛矿外延异质结的普适方法。这一研究成果于近日以“Room temperature epitaxial welding of 3D and 2D perovskites”为题发表在国际学术期刊《自然·材料》（Nature Materials）上。
近年来，金属卤素钙钛矿异质结在太阳能电池、显示和光电探测等领域受到广泛关注。然而，由于钙钛矿这类离子晶体对制备条件极其敏感，合成过程中异质结界面性质的改变往往伴随着各组分晶相、尺寸与晶体取向等多因素的变化。这些复杂情况使研究异质结界面性质与精准调控其性能变得尤为困难。
针对该问题，南京工业大学的黄维院士、黄晓教授、王琳教授团队开发了一种室温下通过定向自组装制备3D/2D钙钛矿外延异质结的普适方法。他们以CsPbBr3/PEA2PbBr4为例，展示了如何通过改变两种钙钛矿表面配体的种类影响晶体间的相互作用、相对转角以及界面分子的有序性，进而实现了CsPbBr3在PEA2PbBr4晶体表面的取向外延组装。相较于传统方法形成的随机组装界面，该外延异质结界面有着更强的界面耦合作用，增强了钙钛矿晶体间的能量与电荷转移。此外，该自发外延组装过程诱导了2D钙钛矿的表面晶格畸变与带隙变化，使材料在低温下表现出超宽波长范围的多重激子态发光。
鉴于该自组装策略的普适性，钙钛矿外延异质结的材料范围有望被进一步拓宽，实现更多成分、界面和取向相关特性的调控。同时，该室温自发取向组装的方法在晶体生长领域有着重要的科学意义，为其他基于范德华等弱相互作用的有机-无机杂化材料体系的外延生长提供了理论指导。
这一研究成果于近日以“Room temperature epitaxial welding of 3D and 2D perovskites”为题发表在国际学术期刊《自然·材料》（Nature Materials）上。南京工业大学硕士毕业生朱兆华、东南大学朱超研究员、南京工业大学硕士毕业生杨磊、西北工业大学博士研究生陈前、南京工业大学张玲海研究员为共同第一作者。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等基金的支持。
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