Suksesvolle morfering van anorganiese perovskiete sonder om hul funksionele eienskappe te beskadig

Alle anorganiese loodhaliedperovskiete word al hoe belangriker halfgeleidende materiale in energie-omskakeling en opto-elektronika vanweë hul uitstaande werkverrigting en verbeterde omgewingstabiliteit.

"In teenstelling met metaalmateriale of polimere, is anorganiese halfgeleiers egter dikwels bros en moeilik om te verwerk. Dit beperk hul toepassings sterk as opto-elektroniese produkte wat meganiese spanning en spanning moet weerstaan ​​sonder om hul funksionaliteit te verloor," sê professor Chen Fu-Rong, mede-onder- President (vastelandsamewerking) en voorsitter van materiaalwetenskap aan CityU, wat die studie saam gelei het.

Om hierdie beperking te oorkom, het 'n navorsingspan gelei deur professor Chen, saam met professor Johnny Ho Chung-yin, medehoof en professor in die Departement Materiaalwetenskap en Ingenieurswese (MSE), professor Zhao Shijun, in die Departement Meganiese Ingenieurswese (MNE) ) by CityU, en professor Lu Yang, voormalige professor in MNE en tans werksaam by die Universiteit van Hong Kong (HKU), het die vervormbaarheid van alles-anorganiese perovskiete (CsPbX3, waar X Cl-, Br- of I-ione kan wees) ondersoek. Hulle het gevind dat perovskiete aansienlik omskep kan word in verskillende geometrieë by kamertemperatuur, terwyl hul funksionele eienskappe behoue ​​bly, 'n prestasie ongekend in konvensionele anorganiese halfgeleiers.

In hul eksperimente het die span eers enkelkristal mikropilare van CsPbX3 gesintetiseer met deursnee en breedtes wat wissel van 0,4 tot 2 μm en lengtes van 3 tot 10 μm, met behulp van die damp-vloeistof-vaste stof metode. Hulle het toe in situ kompressie-eksperimente met 'n skandeerelektronmikroskoop uitgevoer.

Hulle het gevind dat daar onder kompressie deurlopende gly van gedeeltelike ontwrigtings op veelvuldige glipstelsels in die CsPbX3 kristalrooster was. Hierdie 'domino-agtige' multi-gly vervorming meganisme het die mikropilare in staat gestel om te vervorm in verskeie afsonderlike vorms sonder om te breek, insluitend onderstebo L-vorm, Z-vorm en wynglasvorm.

Met behulp van 'n atoomresolusie transmissie-elektronmikroskoop (TEM) het die span onthul dat die atome in die vervormingsone goed verbind is, wat tot onbeskadigde funksionele eienskappe gelei het. "Ons het ook opgemerk dat die opto-elektroniese werkverrigting van die mikropilare onaangeraak gebly het deur die vervorming," het professor Ho. "Dit demonstreer die potensiaal van hierdie materiale vir gebruik in vervormbare opto-elektronika."

Die navorsingspan het verdere elektroniese en strukturele ontledings gedoen om die fisiese oorsprong van hierdie ongewone gedrag te ontbloot. "Die geheim van die morphing vermoë is die lae-gly energie versperring, wat maklike gly verseker, en die sterk Pb-X bindings, wat die kristal se strukturele integriteit handhaaf en krake of splyting voorkom," sê professor Zhao Shijun, wat spesialiseer in die eienskappe van rekenaarmateriaal. En die bandgaping, 'n energie-indeks wat die totale elektriese eienskappe van intrinsieke halfgeleiers beïnvloed, van die CsPbX3 kristalrooster het onveranderd gebly na vervorming, wat aandui dat die elektroniese struktuur van die materiaal onaangeraak was, het hy bygevoeg.

"Ons resultate het getoon dat alles-anorganiese CsPbX3-enkelkristalle aansienlik vervorm en maklik in verskillende vorms verander kan word deur multi-gly onder omgewingstoestande, sonder om hul kristallyne integriteit, roosterstruktuur of opto-elektroniese eienskappe te verander," het professor Chen gesê.

"Hierdie prestasie verteenwoordig 'n beduidende stap in die rigting van die ontwerp en vervaardiging van innoverende energietoestelle en vervormbare elektronika. Die onderliggende meganisme, wat deur 'n TEM op atoomvlak ontbloot word, bied belangrike implikasies vir die soeke na ander intrinsieke rekbare halfgeleiers," het hy bygevoeg.

Die bevindinge is gepubliseer in Nature Materials onder die titel "Multislip-enabled morphing of all-anorganic perovskites."

Die eerste skrywers is dr Li Xiaocui, dr Meng You en dr Li Wanpeng, postdoktors by die MSE-afdeling. Die ooreenstemmende skrywers is professor Chen, professor Ho, professor Zhao en professor Lu van HKU. Ander medewerkers is navorsers van CityU en Zhejiang Universiteit.

Die navorsing word ondersteun deur die Hong Kong Research Grants Council (RGC), CityU, en die National Natural Science Foundation of China/RGC Hong Kong Joint Research Scheme.