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通过脉冲激光工程解决卤化物钙钛矿薄膜的可靠性和电子传输动力学问题

DOI：10.1002/adfm.201906781 期刊：Advanced Functional Materials 出版年份：2019 更新时间：2025-11-14 15:24:45
摘要： 钙钛矿材料的长期性能与稳定性会受到其多孔微观结构、拉应力残余及电子传输动力学的负面影响。本研究采用高速脉冲激光加工技术对有机-无机卤化物钙钛矿进行结构调控，成功实现了无孔隙晶体结构、缺陷减少及拉应力残余降低等有益改性。该技术还能促使钙钛矿薄膜从p型半导体转变为n型半导体，这一转变源于晶体结构变化引发的载流子动力学行为改变。与传统热退火相比，脉冲激光处理后钙钛矿薄膜的残余拉应力降低40%，显著提升了材料稳定性。脉冲激光诱导的热机械冲击动量可制备无孔隙钙钛矿薄膜，从而大幅增强器件可靠性。在室温80%湿度环境下经过500小时测试，脉冲激光处理薄膜的分解速率较传统热退火样品降低两倍以上。经脉冲激光处理的钙钛矿薄膜热分解温度提升约20°C，达到220°C。该脉冲激光加工技术通过精准的温度与载荷控制，为钙钛矿薄膜的结构定制提供了可扩展的工艺方案，不仅有助于开发适用于严苛工况的钙钛矿器件，还将推动高性能光电器件应用的发展。
作者： Chunpeng Song，Lei Tong，Feng Liu，Lei Ye，Gary J. Cheng
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过脉冲激光工程解决卤化物钙钛矿薄膜的可靠性和电子传输动力学问题。

研究成果

采用纳秒脉冲激光加工技术可在有机-无机卤化物钙钛矿中产生有益的结构变化，包括形成无孔洞的优质晶体结构、减少缺陷并降低拉应力。该技术为释放残余应力和调控钙钛矿薄膜能带结构提供了可行方法，有望提升电子和光电子性能，并为器件稳定性提供重要解决方案。

研究不足

该研究聚焦于脉冲激光加工对钙钛矿薄膜的影响，但未讨论该技术在大规模工业应用中的可扩展性和成本效益。

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