第一作者：谷振坤
通訊作者：李明珠 宋延林
通訊單位：中國科學院化學研究所
研究亮點：
提出了一種利用晶種模板可控印刷制備鈣鈦礦單晶薄膜的普適性方法，并用于光電探測器和圖像傳感器。
鈣鈦礦材料具有優異的光電性能，近年來得到了廣泛的研究。相比鈣鈦礦多晶薄膜，鈣鈦礦單晶薄膜具有較低的缺陷密度、較高的載流子遷移率和擴散長度，在高性能鈣鈦礦器件中有著重要的應用前景。然而由于鈣鈦礦薄膜結晶過程中的隨機成核問題，尤其是在結晶過程中鈣鈦礦兩種前驅體的快速反應造成的不可控成核，為鈣鈦礦單晶薄膜的制備帶來了巨大的挑戰。
有鑒于此，中國科學院化學研究所宋延林和李明珠團隊提出了一種利用晶種模板可控印刷制備鈣鈦礦單晶薄膜的普適性方法。
圖1. 晶種模板印刷制備鈣鈦礦單晶薄膜
針對鈣鈦礦結晶過程中的隨機成核問題，研究人員首先通過噴墨打印的方法在疏水基材上打印制備了鈣鈦礦晶種，然后將生長有晶種的模板覆蓋在滴有鈣鈦礦飽和溶液的目標基材。
研究發現，在結晶體系中引入晶種模板可以有效地改變體系中的前驅體離子分布，并降低結晶過程中的隨機成核密度，從而實現鈣鈦礦單晶薄膜的可控制備。通過調控打印制備晶種的尺寸，可以實現對鈣鈦礦單晶薄膜厚度的有效調控。同時，由于晶種模板的疏水低粘附特性，利用晶種模板可以實現鈣鈦礦單晶薄膜在不同基材上的印刷制備。
這種印刷制備的鈣鈦礦單晶薄膜具有較高的結晶質量，可用于光電探測器和圖像傳感器等光電器件。
圖2. 晶種模板對鈣鈦礦單晶薄膜生長的影響
圖3. 鈣鈦礦單晶薄膜在不同基材上的生長
圖4. 鈣鈦礦單晶薄膜晶體質量表征
圖5. 鈣鈦礦光電探測器
圖6. 鈣鈦礦圖像傳感器
總之，這種利用晶種模板印刷的方式為鈣鈦礦單晶薄膜的可控制備提供了一種普適性的新方法，為印刷制備高性能鈣鈦礦單晶薄膜器件提供了新的途徑。
參考文獻：
Zhenkun Gu, Zhandong Huang, Chang Li, Mingzhu Li, Yanlin Song; A general printing approach for scalable growth of perovskite single-crystal films; Science Advances, 2018, 4, eaat2390.
http://advances.sciencemag.org/content/4/6/eaat2390
