Waad ku mahadsan tahay booqashada Nature.com. Nooca biraawsarka aad isticmaaleyso wuxuu leeyahay taageero CSS oo xaddidan. Natiijooyinka ugu fiican, waxaan kugula talineynaa inaad isticmaasho nooc cusub oo biraawsarkaaga ah (ama aad damiso qaabka iswaafajinta ee Internet Explorer). Dhanka kale, si loo hubiyo taageerada socota, waxaan soo bandhigaynaa goobta iyada oo aan la isticmaalin qaabeyn ama JavaScript.
Passivation-ka cilladaysan ayaa si weyn loogu isticmaalay in lagu hagaajiyo waxqabadka unugyada qorraxda ee lead triiodide perovskite, laakiin saameynta cilladaha kala duwan ee xasilloonida α-phase weli ma cadda; Halkan, annagoo adeegsanayna aragtida shaqada cufnaanta, waxaan markii ugu horreysay aqoonsannaa waddada burburka ee formamidine lead triiodide perovskite laga bilaabo α-phase ilaa δ-phase waxaanan baranaynaa saameynta cilladaha kala duwan ee caqabadda tamarta kala-guurka marxaladda. Natiijooyinka jilitaanka ayaa saadaalinaya in boosaska iodine-ka ay u badan tahay inay sababaan burbur sababtoo ah waxay si weyn hoos ugu dhigaan caqabadda tamarta ee kala-guurka marxaladda α-δ waxayna leeyihiin tamar sameynta ugu hooseysa dusha sare ee perovskite. Soo bandhigida lakab cufan oo oxalate lead ah oo aan milmi karin oo ku yaal dusha sare ee perovskite waxay si weyn u hor istaagtaa kala-baxa marxaladda α, taasoo ka hortagaysa socdaalka iyo isbeddelka iodine-ka. Intaa waxaa dheer, istaraatiijiyaddani waxay si weyn u yareysaa isku-darka aan shucaaca lahayn ee isku-dhafka ah waxayna kordhisaa waxtarka unugyada qorraxda ilaa 25.39% (shahaado 24.92%). Qalabka aan la xirin wali wuu sii wadi karaa hufnaantiisii ​​​​asalka ahayd ee 92% ka dib markii uu ku shaqeeyo awood ugu badan 550 saacadood iyadoo la adeegsanayo shucaaca hawada ee 1.5 G.
Waxtarka beddelka awoodda (PCE) ee unugyada qorraxda ee perovskite (PSCs) ayaa gaaray rikoor heer sare ah oo 26%1 ah. Tan iyo 2015, PSC-yada casriga ah waxay doorbideen formamidine triiodide perovskite (FAPbI3) oo ah lakab nuugaya iftiinka sababtoo ah xasilloonideeda kulaylka ee aadka u fiican iyo farqiga u dhexeeya xadka Shockley-Keisser ee 2,3,4. Nasiib darro, filimada FAPbI3 waxay si heerkulbeeg ah u maraan marxaladda kala-guurka marxaladda madow ee α una gudubtaa marxaladda huruudka ah ee aan ahayn perovskite δ heerkulka qolka 5,6. Si looga hortago sameynta marxaladda delta, waxaa la sameeyay isku-darka kala duwan ee isku-dhafka perovskite ee adag. Istaraatiijiyadda ugu badan ee lagu xallin karo dhibaatadan waa in lagu qaso FAPbI3 isku-darka methyl ammonium (MA+), cesium (Cs+) iyo bromide (Br-) ions7,8,9. Si kastaba ha ahaatee, perovskite-yada isku-dhafan waxay la ildaran yihiin ballaarinta bandgap-ka iyo kala-soocidda wejiga ee sawir-qaadista, taas oo wax u dhimaysa waxqabadka iyo xasilloonida hawlgalka ee ka dhalatay PSCs10,11,12.
Daraasado dhawaan la sameeyay ayaa muujiyay in kiristaalka saafiga ah ee FAPbI3 oo aan lahayn wax daawo ah uu leeyahay xasillooni aad u wanaagsan sababtoo ah kiristaaliyaddiisa aadka u fiican iyo cilladaha hooseeya13,14. Sidaa darteed, yaraynta cilladaha iyadoo la kordhinayo kiristaalka FAPbI3 ee tirada badan waa istaraatiijiyad muhiim ah si loo gaaro PSCs2,15 oo hufan oo deggan. Si kastaba ha ahaatee, inta lagu jiro hawlgalka FAPbI3 PSC, hoos u dhaca marxaladda δ ee jaalaha ah ee aan loo baahnayn ee aan perovskite weli wuu dhici karaa16. Hawshu waxay badanaa ka bilaabataa dusha sare iyo xuduudaha hadhuudhka ee u nugul biyaha, kulaylka iyo iftiinka sababtoo ah joogitaanka meelo badan oo cilladaysan17. Sidaa darteed, passivation dusha sare/hadhuudhku waa lagama maarmaan si loo xasiliyo marxaladda madow ee FAPbI318. Istaraatiijiyado badan oo passivation cillado ah, oo ay ku jiraan soo bandhigidda perovskites-ka cabbirka hooseeya, molecules-ka Lewis-saldhigga aashitada, iyo cusbooyinka halide ammonium, ayaa horumar weyn ka sameeyay formamidine PSCs19,20,21,22. Ilaa hadda, ku dhawaad ​​​​dhammaan daraasadaha waxay diiradda saareen doorka cilladaha kala duwan ee go'aaminta sifooyinka optoelectronic sida dib-u-habaynta side-ka, dhererka faafinta iyo qaab-dhismeedka xarigga ee unugyada qorraxda22,23,24. Tusaale ahaan, aragtida shaqada cufnaanta (DFT) waxaa loo isticmaalaa in lagu saadaaliyo tamarta sameynta iyo heerarka tamarta ee cilladaha kala duwan, taas oo si weyn loogu isticmaalo in lagu hago naqshadeynta wax ku oolka ah ee passivation20,25,26. Marka tirada cilladaha ay yaraato, xasilloonida qalabku badanaa way fiicnaataa. Si kastaba ha ahaatee, PSC-yada formamidine, farsamooyinka saameynta cilladaha kala duwan ee xasilloonida wejiga iyo sifooyinka sawir-qaadista waa inay gebi ahaanba ka duwanaadaan. Inta aan ognahay, fahamka aasaasiga ah ee sida cilladaha u kiciyaan kala-guurka wejiga cubic ilaa lix-geesoodka ah (α-δ) iyo doorka passivation dusha sare ee xasilloonida wejiga ee α-FAPbI3 perovskite weli si liidata ayaa loo fahmay.
Halkan, waxaan ku soo bandhigaynaa dariiqa burburka ee FAPbI3 perovskite laga bilaabo wejiga madow ee α ilaa wejiga jaalaha ah ee δ iyo saameynta cilladaha kala duwan ee caqabadda tamarta ee kala-guurka wejiga α-ilaa-δ iyada oo loo marayo DFT. Boosaska bannaan ee I, kuwaas oo si fudud loo soo saaro inta lagu jiro sameynta filimada iyo hawlgalka qalabka, ayaa la saadaalinayaa inay u badan tahay inay bilaabaan kala-guurka wejiga α-δ. Sidaa darteed, waxaan soo bandhignay lakab cufan oo aan biyo ku milmin oo kiimiko ahaan deggan oo ah oxalate lead (PbC2O4) oo saaran dusha sare ee FAPbI3 iyada oo loo marayo falcelin gudaha ah. Dusha sare ee oxalate lead (LOS) waxay joojisaa sameynta boosaska bannaan ee I waxayna ka hortagtaa socdaalka ions-ka I marka ay kiciyaan goobaha kulaylka, iftiinka, iyo korontada. LOS-ka ka dhasha wuxuu si weyn u yareeyaa isku-darka aan shucaaca lahayn ee isku-dhafka ah wuxuuna hagaajiyaa waxtarka FAPbI3 PSC ilaa 25.39% (shahaado ahaan 24.92%). Qalabka LOS ee aan la baakayn ayaa haystay 92% waxtarkiisii ​​​​asalka ahaa ka dib markii uu ka shaqeynayay barta korontada ugu badan (MPP) in ka badan 550 saacadood cufnaanta hawada (AM) ee 1.5 G oo shucaac ah.
Waxaan markii ugu horreysay sameynay xisaabinta ab initio si aan u helno waddada kala-goynta ee FAPbI3 perovskite una gudubto marxaladda α una gudubto marxaladda δ. Iyada oo loo marayo geeddi-socod isbeddel oo faahfaahsan, waxaa la ogaaday in isbeddelka laga bilaabo saddex-geesoodka geeska wadaagga ah [PbI6] ee wejiga α ee kubka ah ee FAPbI3 una gudubto hal-geesoodka geeska wadaagga ah [PbI6] ee wejiga δ ee laba-geesoodka ah ee FAPbI3. jebinta 9. Pb-I waxay sameysaa isku xidhka tallaabada koowaad (Int-1), caqabaddeeda tamartuna waxay gaartaa 0.62 eV/unug, sida ku cad Jaantuska 1a. Marka octahedron-ka loo wareejiyo jihada [0\(\bar{1}\)1], silsiladda gaaban ee lix-geesoodka ah waxay ka fidaysaa 1×1 ilaa 1×3, 1×4 ugu dambayntiina waxay gashaa wejiga δ. Saamiga jihada ee wadada oo dhan waa (011)α//(001)δ + [100]α//[100]δ. Jaantuska qaybinta tamarta, waxaa laga heli karaa in ka dib nucleation-ka wejiga δ ee FAPbI3 marxaladaha soo socda, caqabadda tamarta ayaa ka hooseysa kan kala-guurka wejiga α, taasoo la macno ah in kala-guurka wejiga la dedejin doono. Sida iska cad, tallaabada ugu horreysa ee xakamaynta kala-guurka wejiga ayaa muhiim ah haddii aan rabno inaan xakameyno burburka wejiga α.
a Habka isbeddelka wejiga laga bilaabo bidix ilaa midig - wejiga madow ee FAPbI3 (phase-α), kala-goynta xiriirka Pb-I ee koowaad (Int-1) iyo kala-goynta xiriirka Pb-I ee dheeraadka ah (Int-2, Int-3 iyo Int-4) iyo wejiga jaalaha ah ee FAPbI3 (phase delta). b Caqabadaha tamarta ee kala-guurka marxaladda α ilaa δ ee FAPbI3 iyadoo lagu saleynayo cillado kala duwan oo gudaha ah. Khadadka dhibcaha leh waxay muujinayaan caqabadda tamarta ee kiristaal ku habboon (0.62 eV). c Tamarta sameynta cilladaha dhibcaha aasaasiga ah ee dusha sare ee perovskite lead. Dhidibka abscissa waa caqabadda tamarta ee kala-guurka marxaladda α-δ, dhidibka isku-dhafka ahna waa tamarta sameynta cilladaha. Qaybaha ku hoos jira cawl, jaalle iyo cagaar waa nooca I (FE-ga hooseeya ee EB-ga), nooca II (FE-ga sare) iyo nooca III (FE-ga hooseeya ee EB-ga hooseeya), siday u kala horreeyaan. d Tamarta sameynta cilladaha VI iyo LOS ee FAPbI3 ee xakamaynta. Caqabadda e I ee socdaalka ion ee xakamaynta iyo LOS ee FAPbI3. f - matalaadda qaabaysan ee socdaalka ion-yada I (lugaha liinta) iyo gLOS FAPbI3 (cawlan, rasaas; buluug (liimi), iodine (ayoodiin guurguura)) ee xakamaynta gf (bidix: aragtida sare; midig: qaybta iskutallaabta, bunni); kaarboon; buluug khafiif ah - nitrogen; casaan - ogsijiin; casaan khafiif ah - haydarojiin). Xogta isha waxaa lagu bixiyaa qaab faylasha xogta isha.
Kadib waxaan si nidaamsan u barannay saameynta cilladaha kala duwan ee dhibcaha gudaha (oo ay ku jiraan PbFA, IFA, PbI, iyo IPb antisite occupation; atamka Pbi iyo Ii ee isku-dhafka ah; iyo VI, VFA, iyo VPb boosaska bannaan), kuwaas oo loo arko inay yihiin arrimo muhiim ah. kuwaas oo sababa burburka wejiga atomiga iyo heerka tamarta waxaa lagu muujiyay Jaantuska 1b iyo Shaxda Dheeraadka ah 1. Waxaa xiiso leh, dhammaan cilladaha ma yareeyaan caqabadda tamarta ee kala-guurka wejiga α-δ (Jaantuska 1b). Waxaan aaminsanahay in cilladaha leh labadaba tamar sameynta hoose iyo caqabadaha tamarta kala-guurka wejiga α-δ ee hooseeya loo arko inay waxyeello u geystaan ​​​​xasiloonida wejiga. Sida hore loo soo sheegay, dusha sare ee hodanka ku ah rasaasta guud ahaan waxaa loo arkaa inay waxtar u leeyihiin formamidine PSC27. Sidaa darteed, waxaan diiradda saareynaa dusha sare ee PbI2-joojiyay (100) xaaladaha hodanka ku ah rasaasta. Tamarta sameynta cilladaha ee cilladaha barta gudaha dusha sare waxaa lagu muujiyay Jaantuska 1c iyo Shaxda Dheeraadka ah 1. Iyada oo lagu saleynayo caqabadda tamarta (EB) iyo tamarta sameynta kala-guurka marxaladda (FE), cilladahaan waxaa loo kala saaraa saddex nooc. Nooca I (FE-ga hooseeya ee EB-ga sare): Inkasta oo IPb, VFA iyo VPb ay si weyn u yareeyaan caqabadda tamarta ee u gudubta marxaladda kala-guurka, haddana waxay leeyihiin tamar sameysma oo sare. Sidaa darteed, waxaan aaminsanahay in noocyada cilladahani ay saameyn xaddidan ku leeyihiin kala-guurka marxaladda maadaama ay dhif tahay inay sameysmaan. Nooca II (EB-ga sare): Sababtoo ah caqabadda tamarta kala-guurka marxaladda α-δ ee la hagaajiyay, cilladaha ka-hortagga goobta PbI, IFA iyo PbFA ma waxyeeleeyaan xasilloonida marxaladda α-FAPbI3 perovskite. Nooca III (FE-ga hooseeya ee EB-ga hoose): Cilladaha VI, Ii iyo Pbi oo leh tamar sameysma oo hooseeya waxay sababi karaan burburka marxaladda madow. Gaar ahaan marka la eego FE-ga ugu hooseeya iyo EB-ga VI, waxaan aaminsanahay in istaraatiijiyadda ugu waxtarka badan ay tahay in la yareeyo boosaska bannaan ee I.
Si loo yareeyo VI, waxaan sameynay lakab cufan oo PbC2O4 ah si loo hagaajiyo dusha sare ee FAPbI3. Marka la barbardhigo walxaha milixda halide ee dabiiciga ah sida phenylethylammonium iodide (PEAI) iyo n-octylammonium iodide (OAI), PbC2O4, oo aan lahayn ion halogen ah oo guurguura, waa mid kiimiko ahaan deggan, aan ku milmi karin biyaha, si fududna loo baabi'in karaa marka la kiciyo. Xasillooni wanaagsan oo qoyaanka dusha sare iyo goobta korontada ee perovskite. Milmida PbC2O4 ee biyaha waa 0.00065 g/L oo keliya, taas oo xitaa ka hooseysa tan PbSO428. Waxaa ka sii muhiimsan, lakabka cufan iyo kuwa siman ee LOS waxaa si tartiib ah loogu diyaarin karaa filimada perovskite iyadoo la adeegsanayo falcelinta in situ (fiiri hoos). Waxaan sameynay jilitaanno DFT ah oo ku saabsan isku xidhka wajiga ee u dhexeeya FAPbI3 iyo PbC2O4 sida lagu muujiyey Jaantuska Dheeraadka ah 1. Shaxda Dheeraadka ah 2 waxay soo bandhigaysaa tamarta sameynta cilladaha ka dib duritaanka LOS. Waxaan ogaanay in LOS aysan kaliya kordhin tamarta sameynta cilladaha VI 0.69–1.53 eV (Jaantuska 1d), laakiin sidoo kale waxay kordhisaa tamarta kicinta ee I ee dusha sare ee socdaalka iyo dusha sare ee ka bixitaanka (Jaantuska 1e). Marxaladda koowaad, Iones-ka I waxay u guuraan dusha sare ee perovskite, iyagoo ka tagaya ions-ka VI booska shabagga oo leh caqabad tamar oo ah 0.61 eV. Ka dib markii la soo bandhigay LOS, sababtoo ah saameynta caqabadda steric, tamarta kicinta ee socdaalka Iones-ka I waxay kor u kacdaa 1.28 eV. Inta lagu jiro socdaalka Iones-ka I ee ka baxaya dusha sare ee perovskite, caqabadda tamarta ee VOC sidoo kale way ka sarreysaa muunadda xakamaynta (Jaantuska 1e). Jaantusyada jaantuska ee waddooyinka socdaalka Iones-ka I ee xakamaynta iyo LOS FAPbI3 waxaa lagu muujiyay Jaantuska 1 f iyo g, siday u kala horreeyaan. Natiijooyinka jilitaanka waxay muujinayaan in LOS ay hor istaagi karto sameynta cilladaha VI iyo isbeddelka I, taasoo ka hortagaysa nucleation-ka marxaladda α ilaa δ.
Falcelinta u dhaxaysa oxalic acid iyo FAPbI3 perovskite ayaa la tijaabiyay. Ka dib markii la isku daray xalalka oxalic acid iyo FAPbI3, waxaa la sameeyay xaddi badan oo cad oo soo daadanaya, sida ku cad Jaantuska Dheeraadka ah 2. Badeecada budada ah waxaa loo aqoonsaday inay tahay walax PbC2O4 saafi ah iyadoo la adeegsanayo kala-soocidda X-ray (XRD) (Jaantuska Dheeraadka ah 3) iyo Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) (Jaantuska Dheeraadka ah 4). Waxaan ogaanay in oxalic acid uu si aad ah ugu milmo isopropyl alcohol (IPA) heerkulka qolka iyadoo milmi karta qiyaastii 18 mg/mL, sida ku cad Jaantuska Dheeraadka ah 5. Tani waxay sahlaysaa habaynta xigta maadaama IPA, oo ah dareere caadi ah oo passivation ah, aysan waxyeello u geysan lakabka perovskite waqti gaaban ka dib29. Sidaa darteed, iyadoo filimka perovskite lagu dhex shubo xalka aashitada oxalic ama lagu dahaadho xalka aashitada oxalic ee perovskite, PbC2O4 oo khafiif ah oo cufan ayaa si dhakhso ah looga heli karaa dusha sare ee filimka perovskite iyadoo la raacayo isla'egta kiimikada ee soo socota: H2C2O4 + FAPbI3 = PbC2O4 + FAI +HI. FAI waxaa lagu milmi karaa IPA sidaas darteedna waa laga saari karaa inta lagu jiro karinta. Dhumucda LOS waxaa lagu xakameyn karaa waqtiga falcelinta iyo fiirsashada horudhaca ah.
Sawirada sawir-qaadista elektaroonigga ah ee sawir-qaadista (SEM) ee filimada xakamaynta iyo LOS perovskite waxaa lagu muujiyay Jaantusyada 2a, b. Natiijooyinka waxay muujinayaan in qaab-dhismeedka dusha sare ee perovskite si fiican loo ilaaliyo, tiro badan oo walxo khafiif ah ayaa lagu shubaa dusha sare ee miraha, kuwaas oo matalaya lakabka PbC2O4 ee uu sameeyay falgalka gudaha. Filimka LOS perovskite wuxuu leeyahay dusha sare oo si yar u siman (Jaantuska Dheeraadka ah 6) iyo xagal biyood oo weyn marka la barbar dhigo filimka xakamaynta (Jaantuska Dheeraadka ah 7). Microscopy-ga elektaroonigga ah ee gudbinta xallinta sare leh (HR-TEM) ayaa loo isticmaalay in lagu kala saaro lakabka dusha sare ee badeecada. Marka la barbardhigo filimka xakamaynta (Jaantuska 2c), lakab khafiif ah oo isku mid ah oo cufan oo dhumucdiisu tahay qiyaastii 10 nm ayaa si cad looga arki karaa dusha sare ee LOS perovskite (Jaantuska 2d). Iyada oo la adeegsanayo mikroskoobka elektarooniga ah ee sawirka geeska sare ee mugdiga ah (HAADF-STEM) si loo baaro isku xirka u dhexeeya PbC2O4 iyo FAPbI3, joogitaanka gobollada crystalline ee FAPbI3 iyo gobollada aan qaab-dhismeedka lahayn ee PbC2O4 si cad ayaa loo arki karaa (Jaantuska Dheeraadka ah 8). Halabuurka dusha sare ee perovskite ka dib daaweynta oxalic acid waxaa lagu gartaa cabbiraadaha sawir-qaadista sawir-qaadista X-ray (XPS), sida ku cad Jaantusyada 2e–g. Jaantuska 2e, C 1s waxay ku fidsan yihiin qiyaastii 284.8 eV iyo 288.5 eV waxay ka tirsan yihiin calaamadaha gaarka ah ee CC iyo FA, siday u kala horreeyaan. Marka la barbardhigo xuubka xakamaynta, xuubka LOS wuxuu muujiyay meel sare oo dheeraad ah oo ah 289.2 eV, oo loo aaneynayo C2O42-. Kala duwanaanshaha O 1s ee LOS perovskite wuxuu muujinayaa saddex meelood oo kiimiko ahaan kala duwan oo O 1s ah oo ah 531.7 eV, 532.5 eV, iyo 533.4 eV, oo u dhigma COO-ga aan la burburin, C=O ee kooxaha oxalate ee aan dhammaystirnayn 30 iyo atamka O ee qaybta OH (Jaantuska 2e).)). Muunadda xakamaynta, kaliya waxaa la arkay ugu badnaan O 1s yar, kaas oo loo aaneyn karo oksijiin lagu nuugay dusha sare. Astaamaha xuubka xakamaynta ee Pb 4f7/2 iyo Pb 4f5/2 waxay ku yaalliin 138.4 eV iyo 143.3 eV, siday u kala horreeyaan. Waxaan aragnay in LOS perovskite uu muujiyo isbeddel ku yimaada ugu sarreeya Pb oo ah qiyaastii 0.15 eV oo u jeeda tamar isku xidhka sare, taasoo muujinaysa isdhexgal xooggan oo u dhexeeya atamka C2O42- iyo Pb (Jaantuska 2g).
Sawirrada SEM ee xakamaynta iyo b filimada LOS perovskite, muuqaalka sare. c Microscopy elektaroonig ah oo gudbinaya qaybo iskutallaab ah oo xallin sare leh (HR-TEM) oo ah xakamaynta iyo d filimada LOS perovskite. XPS-ka xallinta sare leh ee e C 1s, f O 1s iyo g Pb 4f filimada perovskite. Xogta isha waxaa lagu bixiyaa qaab faylasha xogta isha.
Sida laga soo xigtay natiijooyinka DFT, waxaa aragti ahaan la saadaalinayaa in cilladaha VI iyo socdaalka I ay si fudud u sababaan kala-guurka wejiga ee α ilaa δ. Warbixinnadii hore waxay muujiyeen in I2 si dhakhso ah looga sii daayo filimada perovskite ee ku salaysan PC inta lagu jiro sawir-qaadista ka dib marka filimada loo bandhigo cadaadiska iftiinka iyo kulaylka31,32,33. Si loo xaqiijiyo saameynta xasilloonida ee oxalate rasaasta ee marxaladda α ee perovskite, waxaan ku dhex milnay filimada xakamaynta iyo LOS perovskite dhalooyin muraayad ah oo hufan oo ay ku jiraan toluene, siday u kala horreeyaan, ka dibna waxaan ku iftiiminnay 1 iftiin qorraxeed muddo 24 saacadood ah. Waxaan cabbirnay nuugista ultraviolet iyo xalka toluene ee la arki karo (UV-Vis)., sida lagu muujiyey Jaantuska 3a. Marka la barbardhigo muunadda xakamaynta, xoojinta nuugista I2 ee aadka u hooseysa ayaa lagu arkay kiiska LOS-perovskite, taasoo muujinaysa in LOS-ka is haysta uu joojin karo sii deynta I2 filimka perovskite inta lagu jiro nuugista iftiinka. Sawirrada filimada xakamaynta da'da ah iyo filimada LOS perovskite waxaa lagu muujiyay qaybaha Jaantusyada 3b iyo c. LOS perovskite wali waa madow, halka inta badan filimka xakamaynta uu noqday huruud. Muuqaalka nuugista UV-muuqaalka ee filimka la dhex geliyay waxaa lagu muujiyay Jaantusyada 3b, c. Waxaan aragnay in nuugista u dhiganta α ee filimka xakamaynta ay si cad u yaraatay. Cabbiraadaha raajada X-ray ayaa la sameeyay si loo diiwaangeliyo horumarka qaab-dhismeedka kiristaalka. Ka dib 24 saacadood oo iftiin ah, perovskite-ka xakamaynta wuxuu muujiyay calaamad huruud ah oo xooggan oo δ-wajiga ah (11.8°), halka LOS perovskite uu wali haysto marxalad madow oo wanaagsan (Jaantuska 3d).
Muuqaalka nuugista UV-ga ee xalalka toluene kaas oo filimka xakamaynta iyo filimka LOS lagu dhex geliyay 1 iftiin qorraxeed muddo 24 saacadood ah. Qaybta gudaha waxay muujinaysaa dhalo filim kasta lagu dhex geliyay mug siman oo toluene ah. b Muuqaalka nuugista UV-Vis ee filimka xakamaynta iyo filimka LOS ka hor iyo ka dib 24 saacadood oo lagu dhex geliyay 1 iftiin qorraxeed. Qaybta gudaha waxay muujinaysaa sawir filimka tijaabada ah. d Qaababka kala-soocidda X-ray ee xakamaynta iyo filimada LOS ka hor iyo ka dib 24 saacadood oo la soo bandhigay. Sawirada SEM ee filimka xakamaynta e iyo filimka f LOS ka dib 24 saacadood oo la soo bandhigay. Xogta isha waxaa lagu bixiyaa qaab faylasha xogta isha.
Waxaan sameynay cabbiraadaha sawir-qaadista elektaroonigga ah (SEM) si aan u aragno isbeddellada qaab-dhismeedka ee filimka perovskite ka dib 24 saacadood oo iftiin ah, sida ku cad Jaantusyada 3e, f. Filimka xakamaynta, miraha waaweyn ayaa la burburiyay waxaana loo beddelay irbado yaryar, kuwaas oo u dhigma qaab-dhismeedka badeecada δ-phase FAPbI3 (Jaantuska 3e). Filimada LOS, miraha perovskite waxay ku sii jiraan xaalad wanaagsan (Jaantuska 3f). Natiijooyinka waxay xaqiijiyeen in luminta I ay si weyn u kiciso kala-guurka marxaladda madow ilaa marxaladda jaalaha ah, halka PbC2O4 ay xasiliso marxaladda madow, taasoo ka hortagaysa luminta I. Maadaama cufnaanta bannaan ee dusha sare ay aad uga sarreyso tirada badan ee miraha,34 marxaladdani waxay u badan tahay inay ka dhacdo dusha sare ee hadhuudhka. isla mar ahaantaana sii daaya iodine iyo sameynta VI. Sida uu saadaaliyay DFT, LOS waxay joojin kartaa sameynta cilladaha VI waxayna ka hortagi kartaa u guurista ions I ee dusha sare ee perovskite.
Intaa waxaa dheer, saameynta lakabka PbC2O4 ee iska caabbinta qoyaanka ee filimada perovskite ee hawada jawiga (qoyaanka qaraabada ah 30-60%) ayaa la darsay. Sida lagu muujiyay Jaantuska Dheeraadka ah ee 9, LOS perovskite wali wuu madow ahaa 12 maalmood ka dib, halka filimka xakamaynta uu noqday huruud. Cabbiraadaha XRD, filimka xakamaynta wuxuu muujinayaa meel sare oo xooggan oo ah 11.8° oo u dhiganta marxaladda δ ee FAPbI3, halka LOS perovskite uu si fiican u hayo marxaladda α madow (Jaantuska Dheeraadka ah 10).
Sawirka iftiinka ee xaaladda joogtada ah (PL) iyo sawirka iftiinka ee waqtiga lagu xalliyay (TRPL) ayaa loo isticmaalay in lagu barto saameynta isku-dhafka ah ee oxalate rasaasta dusha sare ee perovskite. Sawirka 4a wuxuu muujinayaa in filimka LOS uu kordhiyay xoojinta PL. Sawirka khariidaynta PL, xoojinta filimka LOS ee aagga oo dhan ee 10 × 10 μm2 ayaa ka sarreeya kan filimka xakamaynta (Jaantuska Dheeraadka ah 11), taasoo muujinaysa in PbC2O4 si isku mid ah u marin habaabiso filimka perovskite. Cimriga side waxaa lagu go'aamiyaa qiyaas ahaan burburka TRPL iyadoo la adeegsanayo hal shaqo oo koronso ah (Jaantuska 4b). Cimriga side ee filimka LOS waa 5.2 μs, kaas oo aad uga dheer filimka xakamaynta oo leh cimri side oo ah 0.9 μs, taasoo muujinaysa hoos u dhaca isku-darka aan shucaaca lahayn ee dusha sare.
PL-state-state iyo b-spectra ee PL ku meel gaarka ah ee filimada perovskite ee ku yaal walxaha galaaska. c qalooca SP ee qalabka (FTO/TiO2/SnO2/perovskite/spiro-OMeTAD/Au). d EQE spectrum iyo Jsc EQE spectrum oo laga dhex sameeyay qalabka ugu waxtarka badan. d Ku tiirsanaanta xoogga iftiinka ee qalabka perovskite ee jaantuska Voc. f Falanqaynta caadiga ah ee MKRC iyadoo la adeegsanayo qalabka godka nadiifka ah ee ITO/PEDOT:PSS/perovskite/PCBM/Au. VTFL waa danabka buuxinta dabinka ugu badan. Xogtan waxaan ka soo xisaabinay cufnaanta dabinka (Nt). Xogta isha waxaa lagu bixiyaa qaab faylasha xogta isha.
Si loo barto saameynta lakabka oxalate ee rasaasta ku leedahay waxqabadka qalabka, waxaa la isticmaalay qaab-dhismeedka xiriirka FTO/TiO2/SnO2/perovskite/spiro-OMeTAD/Au ee dhaqameed. Waxaan u isticmaalnaa formamidine chloride (FACl) sidii lagu daro horudhaca perovskite halkii aan ka isticmaali lahayn methylamine hydrochloride (MACl) si loo gaaro waxqabadka qalabka oo ka wanaagsan, maadaama FACl ay bixin karto tayo kiristaal oo ka wanaagsan oo ay ka fogaan karto farqiga xarigga ee FAPbI335 (fiiri Jaantusyada Dheeraadka ah 1 iyo 2 si aad u hesho isbarbardhig faahfaahsan). 12-14). IPA waxaa loo doortay inay noqoto ka-hortagga dareeraha sababtoo ah waxay bixisaa tayo kiristaal oo ka wanaagsan iyo jiheyn la doorbidayo filimada perovskite marka la barbar dhigo diethyl ether (DE) ama chlorobenzene (CB)36 (Jaantusyada Dheeraadka ah 15 iyo 16). Dhumucda PbC2O4 si taxaddar leh ayaa loo hagaajiyay si loo dheellitiro passivation-ka cilladaha iyo rarista dallacaadda iyadoo la hagaajinayo isku-darka aashitada oxalic (Jaantuska Dheeraadka ah 17). Sawirada SEM ee isdhaafka ah ee aaladaha xakamaynta ee la hagaajiyay iyo LOS waxaa lagu muujiyay Jaantuska Dheeraadka ah ee 18. Qaloocyada cufnaanta hadda (CD) ee caadiga ah ee aaladaha xakamaynta iyo LOS waxaa lagu muujiyay Jaantuska 4c, xuduudaha la soo saarayna waxaa lagu bixiyay Shaxda Dheeraadka ah ee 3. Unugyada xakamaynta ee waxtarka ugu badan ee beddelka awoodda (PCE) 23.43% (22.94%), Jsc 25.75 mA cm-2 (25.74 mA cm-2), Voc 1.16 V (1.16 V) iyo sawirka gadaal (hore). Qodobka buuxinta (FF) waa 78.40% (76.69%). PCE LOS PSC ugu badan waa 25.39% (24.79%), Jsc waa 25.77 mA cm-2, Voc waa 1.18 V, FF waa 83.50% (81.52%) laga bilaabo gadaal (Sawirka hore ilaa). Qalabka LOS wuxuu gaaray waxqabad sawir-qaadis oo shahaadaysan oo ah 24.92% shaybaar sawir-qaadis oo dhinac saddexaad ah oo lagu kalsoon yahay (Jaantuska Dheeraadka ah 19). Waxtarka tirada ee dibadda (EQE) wuxuu bixiyay Jsc isku dhafan oo ah 24.90 mA cm-2 (xakameyn) iyo 25.18 mA cm-2 (LOS PSC), siday u kala horreeyaan, kaas oo si wanaagsan ula jaanqaaday Jsc-ga lagu cabiray heerka AM 1.5 G ee caadiga ah (Jaantuska .4d). ) . Qaybinta tirakoobka ee PCE-yada la cabiray ee xakamaynta iyo LOS PSC-yada waxaa lagu muujiyay Jaantuska Dheeraadka ah 20.
Sida ku cad Jaantuska 4e, xiriirka ka dhexeeya Voc iyo xoogga iftiinka waxaa loo xisaabiyay si loo barto saameynta PbC2O4 ee isku-darka dusha sare ee dabinka lagu caawiyo. Jiidashada xariiqda ku rakiban qalabka LOS waa 1.16 kBT/sq, taas oo ka hooseysa jiirada xariiqda ku rakiban qalabka xakamaynta (1.31 kBT/sq), taasoo xaqiijinaysa in LOS ay faa'iido u leedahay joojinta isku-darka dusha sare iyadoo la adeegsanayo decoys. Waxaan isticmaalnaa tignoolajiyada xaddidaadda hadda ee dallacaadda booska (SCLC) si aan si tiro ahaan ah u cabbirno cufnaanta cilladaha filimka perovskite annagoo cabbirayna astaamaha mugdiga ah ee IV ee qalabka godka (ITO/PEDOT:PSS/perovskite/spiro-OMeTAD/Au) sida ku cad jaantuska. 4f Muuji. Cufnaanta dabinka waxaa lagu xisaabiyaa qaacidada Nt = 2ε0εVTFL/eL2, halkaas oo ε uu yahay joogtada dielectric ee qaraabada ah ee filimka perovskite, ε0 waa joogtada dielectric ee faakuumka, VTFL waa danabka xaddidan ee lagu buuxinayo dabinka, e waa dallacaadda, L waa dhumucda filimka perovskite (650 nm). Cufnaanta cilladaha ee qalabka VOC waxaa loo xisaabiyaa inay tahay 1.450 × 1015 cm–3, taas oo ka hooseysa cufnaanta cilladaha ee qalabka xakamaynta, kaas oo ah 1.795 × 1015 cm–3.
Qalabka aan la baakayn waxaa lagu tijaabiyay barta korontada ugu badan (MPP) iyadoo la adeegsanayo naytrojiin si loo baaro xasilloonidiisa waxqabadka muddada dheer (Jaantuska 5a). Ka dib 550 saacadood, qalabka LOS wuxuu wali ilaaliyay 92% waxtarkiisa ugu badan, halka waxqabadka qalabka xakamaynta uu hoos ugu dhacay 60% waxqabadkiisii ​​​​asalka ahaa. Qaybinta walxaha ku jira qalabka duugga ah waxaa lagu cabiray spectrometry-ka heerka labaad ee ion-ka (ToF-SIMS) (Jaantuska 5b, c). Ururin badan oo iodine ah ayaa lagu arki karaa aagga xakamaynta dahabka sare. Xaaladaha ilaalinta gaaska aan firfircoonayn waxay ka reebaan arrimaha deegaanka ee wax u dhimaya sida qoyaanka iyo oksijiinta, taasoo soo jeedinaysa in farsamooyinka gudaha (tusaale ahaan, socdaalka ion-ka) ay mas'uul ka yihiin. Sida laga soo xigtay natiijooyinka ToF-SIMS, I- iyo AuI2-ion-yada waxaa laga helay elektroodka Au, taasoo muujinaysa faafitaanka I ee ka imanaya perovskite una gudbaya Au. Xoogga calaamadda ee I- iyo AuI2-ions ee qalabka xakamaynta ayaa qiyaastii 10 jeer ka sarreeya kan muunadda VOC. Warbixinnadii hore waxay muujiyeen in qulqulka ion-ka uu horseedi karo hoos u dhac degdeg ah oo ku yimaada socodka daloolka ee spiro-OMeTAD iyo daxalka kiimikada ee lakabka elektroodka sare, taasoo sii xumeynaysa xiriirka is-dhexgalka ee qalabka37,38. Elektroodka Au waa la saaray lakabka spiro-OMeTAD-na waxaa laga nadiifiyay substrate-ka iyadoo la adeegsanayo xal chlorobenzene ah. Kadib waxaan ku sifeynay filimka annagoo adeegsanayna kala-soocidda X-ray ee daaqsinta (GIXRD) (Jaantuska 5d). Natiijooyinka waxay muujinayaan in filimka xakamaynta uu leeyahay ugu sarreeya kala-soocidda oo cad oo ah 11.8°, halka uusan jirin ugu sarreeya kala-soocidda cusub oo ka muuqda muunadda LOS. Natiijooyinku waxay muujinayaan in khasaarooyin badan oo ka dhashay I ions-ka filimka xakamaynta ay horseedaan soo saarista marxaladda δ, halka filimka LOS habkan si cad loo joojiyay.
575 saacadood oo dabagal joogto ah oo MPP ah oo qalab aan la shaabadaysan ku jira jawi nitrogen ah iyo 1 iftiin qorraxeed oo aan lahayn shaandheyn UV ah. Qaybinta ToF-SIM ee b I- iyo c AuI2-ions ee qalabka xakamaynta LOS MPP iyo qalabka gabowga. Hooska jaalaha ah, cagaarka iyo oranjigu waxay u dhigmaan Au, Spiro-OMeTAD iyo perovskite. d GIXRD ee filimka perovskite ka dib tijaabada MPP. Xogta isha waxaa lagu bixiyaa qaab faylasha xogta isha.
Laydhka ku xiran heerkulka ayaa la cabbiray si loo xaqiijiyo in PbC2O4 uu joojin karo socdaalka ion-ka (Jaantuska Dheeraadka ah 21). Tamarta kicinta (Ea) ee socdaalka ion-ka waxaa lagu go'aamiyaa iyadoo la cabbirayo isbeddelka ku yimaada laydhka (σ) ee filimka FAPbI3 heerkul kala duwan (T) iyo iyadoo la adeegsanayo xiriirka Nernst-Einstein: σT = σ0exp(−Ea/kBT), halkaas oo σ0 uu yahay mid joogto ah, kB waa mid joogto ah oo Boltzmann ah. Waxaan ka helnaa qiimaha Ea jihada ln(σT) marka loo eego 1/T, taas oo ah 0.283 eV ee xakamaynta iyo 0.419 eV ee qalabka LOS.
Marka la soo koobo, waxaan bixinaa qaab-dhismeed aragtiyeed si loo aqoonsado waddada burburka ee FAPbI3 perovskite iyo saameynta cilladaha kala duwan ee caqabadda tamarta ee kala-guurka marxaladda α-δ. Cilladahaas dhexdooda, cilladaha VI waxaa aragti ahaan loo saadaalinayaa inay si fudud u sababi karaan kala-guurka marxaladda α ilaa δ. Lakab cufan oo aan biyo ku milmin oo kiimiko ahaan deggan oo PbC2O4 ah ayaa la soo bandhigay si loo xasiliyo marxaladda α ee FAPbI3 iyadoo la joojinayo sameynta boosaska bannaan ee I iyo socdaalka ions-ka I. Istaraatiijiyadani waxay si weyn u yareysaa isku-darka aan shucaaca lahayn ee isku-dhafka ah, waxay kordhisaa waxtarka unugyada qorraxda ilaa 25.39%, waxayna wanaajisaa xasilloonida hawlgalka. Natiijooyinkayagu waxay bixiyaan hagitaan lagu gaarayo PSC-yada formamidine ee hufan oo deggan iyadoo la joojinayo kala-guurka marxaladda α ilaa δ ee cilladdu keento.
Titanium(IV) isopropoxide (TTIP, 99.999%) waxaa laga soo iibsaday Sigma-Aldrich. Aashitada Hydrochloric (HCl, 35.0–37.0%) iyo ethanol (aan biyo lahayn) waxaa laga soo iibsaday Warshadaha Kiimikada Guangzhou. SnO2 (15 wt% tin(IV) oxide colloidal dispersion) waxaa laga soo iibsaday Alfa Aesar. Lead(II) iodide (PbI2, 99.99%) waxaa laga soo iibsaday TCI Shanghai (Shiinaha). Formamidine iodide (FAI, ≥99.5%), formamidine chloride (FACl, ≥99.5%), methylamine hydrochloride (MACl, ≥99.5%), 2,2′,7,7′-tetrakis-(N, N-di-p) )-methoxyaniline)-9,9′-spirobifluorene (Spiro-OMeTAD, ≥99.5%), lithium bis(trifluoromethane)sulfonylamide (Li-TFSI, 99.95%), 4-tert -butylpyridine (tBP, 96%) waxaa laga soo iibsaday Shirkadda Tiknoolajiyadda Iftiinka ee Xi'an Polymer (Shiinaha). N,N-dimethylformamide (DMF, 99.8%), dimethyl sulfoxide (DMSO, 99.9%), isopropyl alcohol (IPA, 99.8%), chlorobenzene (CB, 99.8%), acetonitrile (ACN). Laga soo iibsaday Sigma-Aldrich. Oxalic acid (H2C2O4, 99.9%) waxaa laga soo iibsaday Macklin. Dhammaan kiimikooyinka waxaa loo isticmaalay sidii loo helay iyada oo aan wax kale laga beddelin.
Substrates-ka ITO ama FTO (1.5 × 1.5 cm2) waxaa lagu nadiifiyay saabuun, acetone, iyo ethanol muddo 10 daqiiqo ah, siday u kala horreeyaan, ka dibna lagu qalajiyey durdur nitrogen ah. Lakab adag oo TiO2 ah ayaa lagu shubay substrate FTO ah iyadoo la isticmaalayo xal titanium diisopropoxybis (acetylacetonate) ah oo ku jira ethanol (1/25, v/v) oo lagu shubay 500 °C muddo 60 daqiiqo ah. Kala firdhinta kolloidalka SnO2 waxaa lagu qasi jiray biyo la miiray oo cabirkoodu yahay 1:5. Substrate nadiif ah oo lagu daweeyay UV ozone muddo 20 daqiiqo ah, filim khafiif ah oo ah nanoparticles-ka SnO2 ayaa lagu shubay 4000 rpm muddo 30 ilbiriqsi ah ka dibna lagu kululeeyay 150 °C muddo 30 daqiiqo ah. Xalka horudhaca ah ee perovskite, 275.2 mg FAI, 737.6 mg PbI2 iyo FACl (20 mol%) ayaa lagu milmay dareeraha isku dhafan ee DMF/DMSO (15/1). Lakabka perovskite waxaa la diyaariyey iyadoo la isticmaalayo 40 μL oo ah xalka horudhaca perovskite oo lagu dul saaray lakabka SnO2 ee lagu daweeyay UV-ozone 5000 rpm hawada ku jirta muddo 25 ilbiriqsi ah. 5 ilbiriqsi ka dib markii ugu dambeysay, 50 μL oo ah xalka MACl IPA (4 mg/mL) ayaa si degdeg ah loogu shubay substrate-ka sidii dareere ka-hortagga. Kadib, filimada cusub ee la diyaariyey ayaa lagu daadiyay 150°C muddo 20 daqiiqo ah ka dibna 100°C muddo 10 daqiiqo ah. Ka dib markii la qaboojiyey filimka perovskite heerkulka qolka, xalka H2C2O4 (1, 2, 4 mg oo lagu milmay 1 mL IPA) ayaa lagu daadiyay 4000 rpm muddo 30 ilbiriqsi ah si loo nadiifiyo dusha sare ee perovskite. Xal spiro-OMeTAD ah oo lagu diyaariyey isku darka 72.3 mg spiro-OMeTAD, 1 ml CB, 27 µl tBP iyo 17.5 µl Li-TFSI (520 mg oo ku jira 1 ml acetonitrile) ayaa lagu dahaadhay filimka 4000 rpm gudahood 30 ilbiriqsi. Ugu dambeyntii, lakab Au ah oo 100 nm qaro weyn ah ayaa lagu uumi bixiyay faakiyuum heerkiisu yahay 0.05 nm/s (0~1 nm), 0.1 nm/s (2~15 nm) iyo 0.5 nm/s (16~100 nm).
Waxqabadka SC ee unugyada qorraxda ee perovskite waxaa lagu cabbiray iyadoo la adeegsanayo mitir Keithley 2400 iyadoo la adeegsanayo iftiinka simulator-ka qorraxda (SS-X50) oo leh xoog iftiin ah oo ah 100 mW/cm2 waxaana lagu xaqiijiyay iyadoo la isticmaalayo unugyada qorraxda ee silicon ee caadiga ah ee la hagaajiyay. Haddii aan si kale loo sheegin, qaloocyada SP waxaa lagu cabbiray sanduuq galoofis oo nitrogen ka buuxo heerkulka qolka (~25°C) qaababka baarista hore iyo gadaal (tallaalka danabka 20 mV, waqtiga dib u dhaca 10 ms). Maaskaro hooska ah ayaa loo isticmaalay si loo go'aamiyo meel wax ku ool ah oo ah 0.067 cm2 ee PSC-ga la cabbiray. Cabbiraadaha EQE waxaa lagu sameeyay hawada deegaanka iyadoo la adeegsanayo nidaamka PVE300-IVT210 (Industrial Vision Technology(s) Pte Ltd) oo leh iftiin monochromatic ah oo diiradda saaraya qalabka. Xasilloonida qalabka, tijaabinta unugyada qorraxda ee aan la daboolin waxaa lagu sameeyay sanduuq galoofis oo nitrogen ah oo leh cadaadis 100 mW/cm2 ah iyada oo aan lahayn shaandho UV ah. ToF-SIMS waxaa lagu cabbiraa iyadoo la adeegsanayo SIMS-ka waqtiga duulimaadka ee PHI nanoTOFII. Qaab-dhismeedka qoto dheer waxaa lagu helay iyadoo la isticmaalayo qori Ar ion ah oo 4 kV ah oo leh bedka 400 × 400 µm.
Cabbiraadaha sawir-qaadista sawir-qaadista sawir-qaadista (XPS) ee X-ray waxaa lagu sameeyay nidaamka sayniska ee Thermo-VG (ESCALAB 250) iyadoo la adeegsanayo monochromatized Al Kα (qaabka XPS) cadaadis dhan 5.0 × 10–7 Pa. Sawir-qaadista sawir-qaadista elektaroonigga ah (SEM) waxaa lagu sameeyay nidaamka JEOL-JSM-6330F. Qaab-dhismeedka dusha sare iyo qallafsanaanta filimada perovskite waxaa lagu cabbiray iyadoo la adeegsanayo mikroskoobka xoogga atomiga (AFM) (Bruker Dimension FastScan). STEM iyo HAADF-STEM waxaa lagu hayaa FEI Titan Themis STEM. Muuqaallada nuugista UV-Vis waxaa lagu cabbiray iyadoo la adeegsanayo UV-3600Plus (Shimadzu Corporation). Hadda xaddidan ee kharashka booska (SCLC) waxaa lagu duubay mitirka Keithley 2400. Sawir-qaadista xaalad deggan (PL) iyo sawir-qaadista waqtiga-xallinaysa (TRPL) ee burburka cimriga sideyaasha waxaa lagu cabbiray iyadoo la isticmaalayo spectrometer FLS 1000 photoluminescence. Sawirada khariidaynta PL waxaa lagu cabiray nidaamka Horiba LabRam Raman HR Evolution. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) waxaa lagu sameeyay iyadoo la adeegsanayo nidaamka Thermo-Fisher Nicolet NXR 9650.
Shaqadan, waxaan isticmaalnaa habka muunad qaadashada waddada SSW si aan u baranno waddada kala-guurka marxaladda laga bilaabo marxaladda α ilaa marxaladda δ. Habka SSW, dhaqdhaqaaqa dusha sare ee tamarta suurtagalka ah waxaa lagu go'aamiyaa jihada habka jilicsan ee aan kala sooca lahayn (kala-soocidda labaad), taas oo u oggolaanaysa daraasad faahfaahsan oo ujeedo leh oo ku saabsan dusha sare ee tamarta suurtagalka ah. Shaqadan, muunad qaadashada waddada waxaa lagu sameeyaa unug weyn oo 72-atom ah, in ka badan 100 lammaane oo xaalad bilow/dhammaad ah (IS/FS) ah ayaa lagu ururiyaa heerka DFT. Iyada oo lagu saleynayo xogta labada dhinac ee IS/FS, waddada isku xirta qaab-dhismeedka bilowga ah iyo qaab-dhismeedka kama dambaysta ah waxaa lagu go'aamin karaa iswaafajinta u dhaxaysa atamka, ka dibna dhaqdhaqaaqa labada dhinac ah ee dusha sare ee cutubka isbeddelka leh ayaa loo isticmaalaa si habsami leh loogu go'aamiyo habka xaaladda kala-guurka. (VK-DESV). Ka dib marka la raadiyo xaaladda kala-guurka, waddada leh caqabadda ugu hooseysa waxaa lagu go'aamin karaa iyadoo la kala saarayo caqabadaha tamarta.
Dhammaan xisaabinta DFT waxaa lagu sameeyay iyadoo la adeegsanayo VASP (nooca 5.3.5), halkaas oo isdhexgalka elektroonka-ion-ka ee atamka C, N, H, Pb, iyo I ay matalayaan qorshe hirarka la ballaariyay (PAW). Shaqada isku xidhka sarrifka waxaa lagu sharraxay qiyaasta guud ee jaantuska ee ku jirta parametrization-ka Perdue-Burke-Ernzerhoff. Xadka tamarta ee hirarka diyaaradda waxaa loo dejiyay 400 eV. Shabakadda k-point Monkhorst-Pack waxay leedahay cabbir ah (2 × 2 × 1). Dhammaan qaab-dhismeedka, booska shabagga iyo atomiga si buuxda ayaa loo hagaajiyay ilaa qaybta cadaadiska ugu badan ay ka hooseyso 0.1 GPa qaybta xoogga ugu badanna ay ka hooseyso 0.02 eV/Å. Qaabka dusha sare, dusha sare ee FAPbI3 waxay leedahay 4 lakab, lakabka hoose wuxuu leeyahay atammo go'an oo ku dayanaya jirka FAPbI3, saddexda lakab ee ugu sarreeyana si xor ah ayay u dhaqaaqi karaan inta lagu jiro habka hagaajinta. Lakabka PbC2O4 waa 1 ML dhumucdiisuna waxay ku taal dusha sare ee I-terminal ee FAPbI3, halkaas oo Pb uu ku xiran yahay 1 I iyo 4 O.
Wixii macluumaad dheeraad ah oo ku saabsan naqshadeynta daraasadda, fiiri Warbixinta Faylalka Dabiiciga ah ee la xidhiidha maqaalkan.
Dhammaan xogta la helay ama la falanqeeyay intii lagu jiray daraasaddan waxaa lagu daray maqaalka la daabacay, iyo sidoo kale macluumaadka taageeraya iyo faylasha xogta cayriin. Xogta cayriin ee lagu soo bandhigay daraasaddan waxaa laga heli karaa https://doi.org/10.6084/m9.figshare.2410016440. Xogta isha waxaa loo bixiyay maqaalkan.
Green, M. et al. Jadwalka Waxtarka Unugyada Qorraxda (daabacaadda 57aad). barnaamijka. sawir-qaadis. kheyraad. codsi. 29, 3–15 (2021).
Parker J. et al. Xakamaynta koritaanka lakabka perovskite iyadoo la adeegsanayo alkyl ammonium chlorides oo kacsan. Nature 616, 724–730 (2023).
Zhao Y. et al. Firfircoon (PbI2)2RbCl waxay xasilisaa filimada perovskite si ay u helaan unugyada qorraxda ee waxtarka sare leh. Sayniska 377, 531–534 (2022).
Tan, K. et al. Unugyada qorraxda ee perovskite ee la rogay iyagoo isticmaalaya dimethylacridinyl dopant. Nature, 620, 545–551 (2023).
Han, K. et al. Hal kiristaal oo ah formamidine lead iodide (FAPbI3): aragtiyo ku saabsan sifooyinka qaab-dhismeedka, indhaha iyo korontada. fal-gal. Matt. 28, 2253–2258 (2016).
Massey, S. et al. Xasilinta marxaladda madow ee perovskite ee FAPbI3 iyo CsPbI3. Isgaarsiinta Tamarta AKS. 5, 1974–1985 (2020).
Adiga, JJ, iwm. Unugyada qorraxda ee perovskite oo hufan iyada oo loo marayo maaraynta side-ka oo la hagaajiyay. Nature 590, 587–593 (2021).
Saliba M. et al. Ku darista katiinadaha rubidium ee unugyada qorraxda ee perovskite waxay hagaajisaa waxqabadka sawir-qaadista. Sayniska 354, 206–209 (2016).
Saliba M. et al. Unugyada qorraxda ee cesium-ka ee saddex-geesoodka ah: xasillooni la hagaajiyay, dib-u-soo-saarid iyo hufnaan sare. deegaanka tamarta. sayniska. 9, 1989–1997 (2016).
Cui X. iyo kuwa kale. Horumarradii ugu dambeeyay ee xasilinta wejiga FAPbI3 ee unugyada qorraxda perovskite ee waxqabadka sare leh Sol. RRL 6, 2200497 (2022).
Delagetta S. et al. Kala soocidda wejiga sawir-qaadista ee isku-dhafka halide ee organic-inorganic perovskites. Nat. isgaarsiin. 8, 200 (2017).
Slotcavage, DJ et al. Kala-soocidda wejiga ee iftiinka ku dhaca ee nuugayaasha halide perovskite. Isgaarsiinta Tamarta AKS. 1, 1199–1205 (2016).
Chen, L. et al. Xasiloonida marxaladda gudaha iyo farqiga u dhexeeya ee formamidine lead triiodide perovskite keligiis kiristaal ah. Anjiva. Kiimikada. caalaminimada. Ed. 61. e202212700 (2022).
Duinsti, EA iwm. Fahmaan kala-go'a methylenediammonium iyo doorkeeda ku aaddan xasilinta marxaladda ee formamidine-ka rasaasta triiodide. J. Chem. Bitch. 18, 10275–10284 (2023).
Lu, HZ et al. Kaydinta uumiga hufan oo deggan ee unugyada cadceedda ee madow ee perovskite FAPbI3. Sayniska 370, 74 (2020).
Doherty, TAS iwm. Halide perovskites oo octahedral ah oo deggan ayaa xannibaya sameynta marxaladaha maxalliga ah ee leh astaamo xaddidan. Sayniska 374, 1598–1605 (2021).
Ho, K. et al. Hababka isbeddelka iyo burburka ee miraha formamidine iyo cesium iyo lead iodide perovskites iyadoo la saamaynayo qoyaanka iyo iftiinka. Isgaarsiinta Tamarta AKS. 6, 934–940 (2021).
Zheng J. iyo asxaabtiisa. Horumarinta anion-yada pseudohalide ee unugyada qorraxda perovskite ee α-FAPbI3. Nature 592, 381–385 (2021).