钟定永教授研究组在有机-无机杂化钙钛矿研究中取得进展

       有机-无机杂化钙钛矿半导体是一种新兴光电材料，近几年来因其优异的光电性能引起了人们的广泛关注。众所周知，薄膜的表面/界面结构和电子学性质对包括太阳电池在内的薄膜光电器件性能有重要影响。然而，人们对有机-无机杂化钙钛矿的表面结构和电子学性质依然缺乏足够的认识。最近，物理科学与工程技术学院、光电材料与技术国家重点实验室的钟定永教授研究组利用分子束外延技术，首次成功制备了高质量、具有原子平整度的甲胺铅碘（CH₃NH₃PbI₃）薄膜。利用扫描隧道显微镜发现两种能发生可逆相变的表面相（Zigzag相和Dimer相）共存于CH₃NH₃PbI₃ (001)表面，其中，Dimer相的最外层碘离子两两靠近形成二聚结构。密度泛函理论计算表明，处于表面最外层的甲胺离子对表面原子重构和相变起关键作用。发现甲胺偶极子的取向调整能增强最外层甲胺与碘之间的库仑相互作用，使得Dimer相的相对能量比Zigzag相略低34meV/unit cell, 从而导致表面重构。另外，最外层甲胺离子的偶极矩在垂直表面的分量与钙钛矿薄膜宏观极性方向相反，从而降低了钙钛矿薄膜的表面极性并使表面结构更加稳定。

       相关成果在线发表于ACS Nano（DOI: 10.1021/acsnano.5b06420）。佘利敏博士和刘美壮博士研究生是论文的共同第一作者。该研究工作得到国家自然科学基金和光电材料与技术国家重点实验室的资助。