【儀表網 儀表研發】近日，中國科學院大連化學物理研究所太陽能研究部薄膜硅太陽電池研究組研究員劉生忠和陜西師范大學教授趙奎團隊，在低溫梯度生長高質量鈣鈦礦單晶及其光探測器研究中取得新進展。相關研究結果以Low-temperature-gradient crystallization for multi-inch high-quality perovskite single crystals for record performance photodetectors 為題在Materials Today上發表。
有機無機鹵化物鈣鈦礦單晶雖然具有優異的光電性能，然而由于缺乏大尺寸鈣鈦礦單晶的生長方法，使得目前該種單晶材料的實際應用受到限制。本工作中，該研究團隊報道了一種低溫梯度結晶生長方法，成功地生長了大于兩個英寸的高質量CH3NH3PbBr3鈣鈦礦單晶。理論分析發現，小的溫度梯度可以有效地控制單晶的生長環境，尤其是將溶液濃度控制在優的單晶生長區域。
研究表明，在低于60度時，隨著溫度從室溫升高到60度，溶解度隨溫度變化非常明顯；而高于60度時，即使溫度升高，溶解度隨溫度的變化量非常小。這就意味著在較低的溫度下(<60度)，可以保證在獲得較高產率的同時還可以控制較慢的單晶生長速率，以實現單晶的可控生長。
基于上述發現，科研人員成功設計了低溫梯度結晶生長方法，得到了尺寸為47×41×14mm的高質量CH3NH3PbBr3鈣鈦礦單晶。與高溫生長的單晶相比，采用低溫生長的單晶具有更低的缺陷態密度、更高的遷移率以及更長的載流子擴散長度。基于該單晶體的光探測器的量子效率高達13453%，探測率高達8×1013jones，響應速度快達15.8μs，均優于該類材料的佳性能。
上述研究工作得到國家重點研發計劃、中央高校基礎研究基金、國家自然科學基金項目、111項目、長江學者創新團隊等的支持。
(原文標題：大連化物所等在鈣鈦礦單晶生長及探測器研究中取得進展)
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