深圳先进院关于钙钛矿量子点材料的晶格动力学研究取得进展

2018-12-24

近日，中国科学院深圳先进技术研究院光子信息与能源材料中心的隋帆博士、钟国华博士与其合作者通过对于全无机钙钛矿量子点材料的超低波数拉曼谱研究和第一性原理计算揭示了钙钛矿材料在变温条件下的晶格热运动特征以及热稳定性。这一
研究是关于CsPbI3量子点材料晶格热运动特征的实验证据的首次报道，并且对于钙钛矿材料受热性能衰减给出了机理性解释。研究成果“立方相铯铅碘钙钛矿量子点的晶格动力学和热稳定性研究”于2018年8月14日发表于Journal of Physical Chemistry
Letters 上。（论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpclett.8b02036）
全无机钙钛矿量子点材料是一类性能优异的新型光电材料，具有全光谱发光、能带可调、量子产量高等优点，其稳定性特别是抗潮解性相比有机无机杂化的钙钛矿材料有大幅提高。然而，全无机钙钛矿量子点制成的光电器件在长时间受热的情况下
仍存在相当的性能衰减，至今其性能衰减根源仍不清楚。
为了探索无机钙钛矿材料受热性能衰减的根源，揭示材料的晶格热动力学特征，隋帆博士制备了氧化铝纳米层封装的CsPbI3量子点材料并进行了一系列材料的物相和发光性能表征。在300 K至500 K温度区间进行的变温超低波数拉曼谱研究，首次捕
捉到该材料随温度变化的特征拉曼信号变化；钟国华博士结合第一性原理计算，阐释了获得的拉曼信号背后代表的晶格热运动模式以及在升温条件下的晶格热运动变化，证明了Cs原子远离I原子的热运动是晶格受热（400 K以下）性能衰减重要原因。
该项研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。

左图：CsPbI3晶格结构及热运动模式；右图：实验获得的材料变温拉曼信号。