近日，中國科學院大連化學物理研究所復雜分子體系反應動力學研究組研究員韓克利團隊在制備高質(zhì)量金屬鹵化物鈣鈦礦納米晶方面取得新進展。該團隊利用鍺鹵化物作為理想的前驅(qū)體，設計了更有效、毒性更小的制備高光電性能金屬鹵化物鈣鈦礦納米晶體的新方法，該方法可明顯改善納米晶的光電質(zhì)量。

鉛基和非鉛鈣鈦礦納米晶的三前驅(qū)體合成面臨著相似的挑戰(zhàn)：鹵化物前驅(qū)體的選擇主要局限于有毒且高度易燃的有機鹵化物，限制了其大規(guī)模應用。此外，這些有機鹵化物制備的大多數(shù)納米晶由于鹵素缺陷，導致其光致發(fā)光性能差。無機金屬鹵化物可能將金屬陽離子引入鈣鈦礦晶格，從而改變目標材料的晶體結構。因此，尋找合適的鹵化物前驅(qū)體是解決上述問題的關鍵。

該工作中，科研人員提出將全無機鍺鹽GeX4（X=Cl、Br、I）作為穩(wěn)定且低危險性的鹵化物前驅(qū)體。不同于大多數(shù)其他無機鹵化物前驅(qū)體，由于Ge鹵化物中鹵素離子的釋放過程易于調(diào)控，有助于增加所得鈣鈦礦納米晶的鹵化物組成，從而減少或消除與鹵化物空位相關的陷阱態(tài)，因此，GeX4化合物不會將Ge元素傳遞到最終產(chǎn)物中，使得納米晶的發(fā)光強度、熒光壽命、光致發(fā)光量子產(chǎn)率和相穩(wěn)定性都得到明顯改善。理論計算表明，Ge鹵化物在介電環(huán)境和熱力學中均提供了有利條件，有助于形成尺寸受限的缺陷抑制納米粒子。該研究為制備高質(zhì)量鈣鈦礦納米材料，以及調(diào)整其光電特性提供了可行性路徑。

相關研究成果以Germanium Halides Serving as Ideal Precursors: Designing A More Effective and Less Toxic Route to High Optoelectronic Quality Metal Halide Perovskite Nanocrystals為題，發(fā)表在《納米快報》（Nano Letters）上。研究工作得到國家自然科學基金等項目的資助。