鈣鈦礦是指一類陶瓷氧化物，分子通式為ABX3，近年來，鈣鈦礦憑借很高的結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性以及優(yōu)秀的光伏性能，在材料科學(xué)領(lǐng)域大放異彩。鈣鈦礦起源于1839年發(fā)現(xiàn)的一種天然礦物：鈣鈦氧化物（CaTiO3），如今成為具有ABX3結(jié)構(gòu)材料的統(tǒng)稱；2009年制備出了具有光電轉(zhuǎn)換效率的鈣鈦礦太陽能電池器件；現(xiàn)如今，鈣鈦礦材料作為第三代全新光伏技術(shù)，具備低成本、高轉(zhuǎn)換效率和適合大面積應(yīng)用等優(yōu)勢(shì)，展現(xiàn)出令人振奮的未來前景。

如圖為鈣鈦礦材料的“八面體骨架+填充陽離子”ABX3結(jié)構(gòu)，藍(lán)色的為A位，通常為較大的陽離子如銫（Cs）等，占據(jù)立方體的頂點(diǎn)；綠色的為B位，通常為較小的金屬陽離子如鉛、錫等，占據(jù)立方體的中心；紅色的為X位，通常為鹵素或其他陰離子如碘、溴、氯等，構(gòu)成八面體結(jié)構(gòu)包圍B位離子。這類特殊的結(jié)構(gòu)賦予了鈣鈦礦材料更高的結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性，可通過替換A、B、X位的元素實(shí)現(xiàn)調(diào)控材料光電性能的目的。文章研究的CsPbBr3材料A、B、X位元素分別為Cs、Pb、Br。

CsPbBr3是一種金屬鹵化物鈣鈦礦半導(dǎo)體材料，是一種良好的電荷傳輸材料。CsPbBr3有較大的原子序數(shù)，決定了它具有較高的射線吸收系數(shù)；具有較大的禁帶寬度，禁帶寬度為2.26eV，使得它可以耐受更高的溫度與電壓，可以在室溫下工作；同時(shí)，較大的載流子遷移率讓它成為一個(gè)很好的電荷傳輸材料。正因如此，CsPbBr3是優(yōu)秀的室溫半導(dǎo)體新材料，在太陽能電池、光探測(cè)器等領(lǐng)域具有廣闊的前景。

但該材料穩(wěn)定性較差，深入研究影響該類材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和物理性質(zhì)的因素并揭示其微觀機(jī)制對(duì)開發(fā)新型卓效的光伏和光電器件具有重要意義。本文研究金屬鹵化物鈣鈦礦半導(dǎo)體材料CsPbBr3，通過徠卡超薄切片技術(shù)實(shí)現(xiàn)透射電鏡的觀察，探索這一鈣鈦礦材料的微觀結(jié)構(gòu)。



圖示是我們超薄制樣的樣品：嵌有CsPbBr3鈣鈦礦納米晶的聚酰亞胺（PI），其中納米晶的大小為50 nm-2 µm不等，使用徠卡超薄切片機(jī)UC Enuity切片樣品截面，觀察截面上的CsPbBr3鈣鈦礦納米晶。

取樣后使用濾紙保護(hù)后用扁平樣品夾夾持。

使用修塊刀修整切割平面，得到切片窗口。

更換為超薄切片刀，利用光隙帶對(duì)準(zhǔn)刀鋒與切面。

切出500 nm的厚片用于光鏡觀察，180 nm的薄片用于透射電鏡觀察。左側(cè)為180 nm厚度的薄片，右側(cè)為500 nm，使用載網(wǎng)撈起轉(zhuǎn)移至光鏡與透射電鏡觀察。

將500 nm的片轉(zhuǎn)移至載網(wǎng)上，在徠卡DM4M顯微鏡下觀察，在暗場(chǎng)下，可以看到聚酰亞胺薄片上有明顯的大小不同的納米晶。

將180 nm的片轉(zhuǎn)移至載網(wǎng)上，在透射電子顯微鏡下觀察，低倍率下可以發(fā)現(xiàn)大顆粒的納米晶由于尺寸遠(yuǎn)大于薄片厚度，脫落形成了空位，小顆粒的納米晶則留在了薄片上。定位在小顆粒的納米晶上，通過EDS測(cè)試含Cs、Pb、Br元素，確認(rèn)為我們的CsPbBr3鈣鈦礦納米晶，高倍率下觀察樣品的結(jié)構(gòu)，可以觀察到清晰的晶格條紋，通過對(duì)材料微觀結(jié)構(gòu)的分析，對(duì)該類鈣鈦礦材料的性質(zhì)研究有重要意義。

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