北京高压科学研究中心吕旭杰课题组与美国西北大学教授Mercouri G Kanatzidis等人合作，通过调控晶格畸变实现了卤化物钙钛矿材料最佳发光性能。同时，他们利用高压调控结合化学方法，系统研究了一系列具有独特畸变结构的锗基钙钛矿材料，揭示了卤化物钙钛矿定量构效关系并提出实现最佳发光性能的结构参数。相关成果近期发表于《国家科学评论》。
目前，高效钙钛矿材料的毒性和不稳定性问题极大地阻碍了其发展。为获得安全、稳定的高性能钙钛矿光电材料，需要对其结构物性关系有深刻的理解。该团队通过优选具有畸变结构的锗基卤化物钙钛矿，利用高压原位表征技术，结合理论计算对其晶格、电子结构与物性的演变规律进行了研究。研究发现，随着压力的升高，MAGeI3与FAGeI3的荧光强度和发光颜色均显示出极大的可调节性。
作者通过引入偏心畸变参数D，定量论述了八面体畸变与发光强度的关系，即调控偏心参数至0.2可实现最大发光强度。研究人员进一步将此规律应用于材料设计，通过化学掺杂铯离子调控锗基钙钛矿的晶格畸变，同样实现了发光效率的可控提升。实验结果进一步验证了高压研究发现的定量构效关系。
专家表示，该工作不仅通过高压研究揭示了卤化物钙钛矿材料中重要的定量构效关系，而且直接将高压研究的成果用于新材料设计开发，有望进一步促进高压技术在材料、化学等领域的应用。
来源：中国科学报
