有機(jī)無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦材料因其良好的光伏性能受到關(guān)注。有機(jī)陽(yáng)離子以及氫鍵可以引起自發(fā)極化和鐵電性，促使光生載流子分離，提高載流子壽命。揭示鈣鈦礦原子結(jié)構(gòu)有助于深入理解其優(yōu)異物性的起源。為此，科研人員采用直接電子探測(cè)相機(jī)在低電子束劑量下采集了MAPbI₃納米晶的HRTEM圖片，確定降解過(guò)程中超結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生；利用負(fù)球差矯正透射電鏡技術(shù)和第一性原理計(jì)算解析了MAPbI₃的中間相的原子結(jié)構(gòu)，揭示了兩步的降解路徑，進(jìn)一步采用第一性原理計(jì)算研究了MA⁺空位對(duì)電子結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)由于I^--5p和Pb²⁺-6p原子軌道間的雜化增強(qiáng)促使導(dǎo)帶向高能級(jí)移動(dòng)，增加了MA_0.5PbI₃的帶隙。該計(jì)算結(jié)果得到陰極熒光實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，并進(jìn)一步佐證了實(shí)驗(yàn)觀察到的MAPbI₃的降解路徑。此外，科研人員通過(guò)電子能量損失譜探究了降解過(guò)程中化學(xué)鍵的演變，發(fā)現(xiàn)CH₃-NH₃⁺的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)峰逐漸消失，證明其在降解過(guò)程中發(fā)生斷裂，并伴隨NH₃逸出。

　　基于上述研究，研究者提出鈣鈦礦降解的路徑主要包括兩個(gè)過(guò)程，首先形成MA⁺空位，隨后Pb²⁺和I^-的擴(kuò)散引起鈣鈦礦結(jié)構(gòu)坍塌，降解為PbI₂。該研究有助于理解鈣鈦礦降解機(jī)理，可指導(dǎo)后續(xù)的TEM表征，為器件優(yōu)化提供思路，并為理解其基本性質(zhì)提供原子尺度的見(jiàn)解。

　　論文鏈接 

MAPbI₃原子尺度降解路徑