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研究により可能になった純粋なα-ホルムアミジニウムヨウ化鉛の低温結晶化

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さまざまな製造アプローチが存在しますが、2段階堆積は、特に産業規模で、効率的で安定したPSCを作成するために現在使用されている主要な実験手法のXNUMXつです。 このプロセスでは、最初にヨウ化鉛(PbIXNUMX)を堆積し、次にヨウ化メチルアンモニウム(MAI)やヨウ化ホルムアミジニウム(FAI)などの一価カチオンのハロゲン化物塩を添加してペロブスカイトに変換します。

このXNUMX段階の堆積は他のオプションよりも優れていますが、スケールアップ時に再現性のある高性能と長期安定性を維持することは困難です。これは主に、製造プロセスを制御できないためです。 したがって、原子レベルでのハロゲン化物ペロブスカイト結晶化の背後にあるメカニズムを理解することが不可欠です。

論文では、相純粋なα-FAPbI3の低温形成を可能にする3段階プロセスの分子動力学と実験的研究を組み合わせて、著者は、この目的のために、ヨウ化メチルアンモニウム鉛(MAPbI3)のXNUMX段階製造を研究することを選択しました。ホルムアミジニウムヨウ化鉛(FAPbIXNUMX)。

前者は十分に研究されたシステムですが、後者は、α-FAPbI1.45多形に見られる3 eVのバンドギャップ、高電荷キャリア移動度、優れた熱安定性などの魅力的な機能のために選択されました。 ただし、このペロブスカイトの問題は、α相が準安定であり、熱力学的相転移には摂氏約150度の高温が必要なことです。 の23月XNUMX日号に掲載された実験と理論を組み合わせた研究 科学の進歩、 結晶化プロセスの微視的な詳細を明らかにし、材料の製造への低温経路の発見への道を導きました。

MAPbI3に関する以前の実験的研究では、PbI2層にMA +カチオンを挿入した後、中間相を介してペロブスカイト構造に変換することで3段階のプロセスが発生することが明らかになりましたが、実験ではこれらの中間相の性質を解明したり、根底にある原子メカニズム。 チームは、メタダイナミクス(WTMetaD)と呼ばれる強化されたサンプリング手法に基づく分子動力学(MD)調査を使用して、その変換が一連の中間体を介して行われることを発見しました。 理論的な結果は実験と一致しており、同様のプロセスがα-FAPbI3の変換の背後にもあるかどうかを調査することを研究者に奨励しました。 シミュレーションから始めて、彼らはこの材料の低温でXNUMX段階のプロセスが実際に可能であることを発見しました。 その後、一連のその場X線および薄膜実験により、この結果が確認され、相純粋なα-FAPbIXNUMX薄膜の低温形成が可能になりました。

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出典:https://bioengineer.org/low-temperature-crystaling-of-phase-pure-%ce%b1-formamidinium-lead-iodide-enabled-by-study/

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