中国科学技术大学物理学院肖正国教授课题组与化学与材料学院陈涛教授课题组合作，在钙钛矿薄膜制备及光电器件研究中取得重要进展。该研究团队利用表面能很低的聚二甲基硅氧烷（PDMS）衬底，实现了钙钛矿薄膜的巨量转移。相关成果日前以“Mass Transfer Printing of metal-Halide Perovskite Films and Nanostructures”为题发表在《先进材料》（Advanced Materials）杂志上。
金属卤化物钙钛矿是新一代的明星半导体材料，它具有吸收系数高、光学带隙易于调节、电子空穴迁移率高、载流子扩散长度长、缺陷容忍度高等优异的光电特性。这使得钙钛矿材料在太阳能电池、发光二极管、X射线探测器等领域都具有非常广阔的应用前景。但是在之前的研究中，钙钛矿薄膜只能够沉积在刚性平面衬底上，这远远无法满足实际应用中的很多需求，例如在柔性可弯曲衬底上沉积薄膜以制备柔性器件，以及通过不同组分钙钛矿薄膜的图案化实现白光发射和全彩显示等。
基于此，肖正国教授课题组使用表面能很低的PDMS衬底进行钙钛矿薄膜和微纳结构的巨量转移。在不改变钙钛矿薄膜的表面形貌、成分和光电性能的前提下，成功将钙钛矿薄膜转移到柔性衬底上。在器件制备过程中，使用一层超薄的支化聚乙烯亚胺（B-PEI）作为钙钛矿与传输层之间的化学结合层，能大大增强转移器件界面处的电接触。膜转移方法制备的钙钛矿发光二极管（PeLEDs）具有与优化的旋涂器件相同的外量子效率。另外，使用该方法还能够制备分辨率高达1270 ppi的大面积钙钛矿微纳结构。在此基础上，通过将红光钙钛矿条纹与天蓝光钙钛矿条纹交替排列，成功制备出了白光PeLEDs。
以上工作提供了一种在多种衬底上制备钙钛矿薄膜或微纳结构的可行方法，用于实现全彩色显示、白光PeLED和激光器等实际应用。
图 红光钙钛矿条纹与天蓝光钙钛矿条纹交替排列的示意图(a)及PL Mapping照片(b)。白光PeLEDs的器件结构 (c) 及工作时的照片 (d)。
我校物理学院肖正国教授与化学与材料学院陈涛教授为该论文的共同通讯作者。物理系硕士研究生李智兼为该论文的第一作者。本项研究得到国家自然科学基金委、中科大人才团队项目、以及中央高校基本科研业务费专项资金的资助。
