使用阴极射线成像探索3D甲基铵铅卤化物钙钛矿结构研究

甲基铵铅卤化物钙钛矿材料由于其在太阳能电池，发光二极管，激光器和水分裂装置中亚博网站下载的非凡运行能力而获得了显着的兴趣，以及材料合成的廉价，灵活的性质。在许多情况下，Perovskites是在薄膜，血小板或纳米晶体形式中开发的，但对于一些应用，更多的非典型3D形状也是合适的。

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碳酸盐盐，包括我们熟悉的生物矿物碳酸钙，可以通过生物或生物激发矿化功能的实现，形成丰富多样的复合3D形式。通过钙钛矿的化学取代这些碳酸盐盐，在一个保持形状的过程中，钙钛矿的千变万化光电特性可以合成具有几何可调性的碳酸盐盐[1]。

使用阴极发光成像来分析3D Perovskites的光学性质

阴极发光（CL）成像和光谱可提供稳健的方法检测上深亚波长尺度这样的3D钙钛矿结构的光学性质。图1示出CL强度映射复杂形状的钙钛矿结构，从合成生产的碳酸酯材料获得的。CL地图表示存在（有效）的光发射在整个结构，这表明转化成发光的钙钛矿半导体是成功的。CL图像收集在范围的形状和与所述晶体基质变化的卤化物（氯，溴，和碘）的钙钛矿组合物作为如图1中所示。

图1。利用SPARC CL系统获得了合成的三维钙钛矿结构的CL强度图。图片显示了CH的(a)螺旋形，(b)喇叭形和(c)尖珊瑚形_3.NH._3.PbBr_3.．(d) CH_3.NH._3.PbCl_3.珊瑚形状。CH（e）的字段_3.NH._3.PBI._3.花瓶的形状。颜色标选用的颜色代表了所测阴极发光的发射范围(见图2)，颜色越浅，发射强度越高。在5 kV的加速电压、45 pA的束流和100 μs /像素的像素停留时间下获得CL图。功劳:Noorduin实验室，AMOLF。参见[1]。

图2显示了不同钙钛矿组成的微观结构的CL光谱，与图1所示的结构类似。正如预期的那样，主发射峰的位置强烈依赖于钙钛矿晶体中包含的卤化物(Cl、Br和I分别为420、550和800 nm)，这表明Cl可以有效地(局部)确定不同钙钛矿化合物的光谱发射特性。

可以理解的是甲基铵钙钛矿材料是不太显着相比，一些其全面的无机对应的。亚博网站下载然而，最高质量的CL的地图可被固定在不相应降解的结构中，这表明该方法的成像不是钙钛矿过分损害。

图2。空间平均CH的CL光谱_3.NH._3.PbCl_3.（蓝色曲线），ch_3.NH._3.PbBr_3.(绿色曲线)和CH_3.NH._3.PBI._3.（红色曲线）在个别微结构获得的。Noorduin实验室，原子和分子物理学研究所：该光谱使用5kV的加速电压，45 Pa的电子束电流，并且每像素扫描现金100毫秒的停留时间获取的。参见[1]

结论

这里提出的CL成像方法可以自然地扩展到其他钙钛矿几何形状/材料(例如薄膜)[2]。亚博网站下载因此，SPARC CL系统可以作为一种分析工具，促进钙钛矿基(纳米)材料和器件的不断开发和改进。亚博网站下载

参考

[1] T. Holtus。，等人，保形基于离子交换/插入反应，自然化学碳酸盐矿物变成铅卤化物钙钛矿半导体的转变，https://doi.org/10.1038/s41557-018-0064-1（2018）

[2] W. Li等。高效无机CsPbIBr2太阳能电池的相分离增强离子运动

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