Stabilization of Lead-reduced Metal Halide Perovskite Nanocrystals by High-entropy Alloying
高熵合金化穩定與降低鉛含量於金屬鹵化物鈣鈦礦奈米晶體。
S. F. Solari, L.-N. Poon, M. Wörle, F. Krumeich, Y.-T. Li, Y.-C. Chiu(邱昱誠), and C.-J. Shih*
2022/07/07
膠體金屬鹵化物鈣鈦礦（metal halide perovskite）奈米晶體因具備優異的光學性質，被視為新一代高效能螢光量子點材料(fluorescent quantum dots)在新世代光學元件深具潛力。然而，金屬鹵化物鈣鈦礦中鉛元素會造成光學性能損失與膠態穩定度下降，其阻礙實際應用上發展，高熵合金概念首為清大葉均蔚 特聘教授所發表，突破以往合金學中摻雜多種金屬元素導致材料性能損耗，而高熵合金從熱力學角度中觀察到「熵」上升到一特定值，反而使其達到亂度平衡狀態，進而大幅提升材料於抗腐蝕或是機械應力之性質。在此研究中，Prof. Shih& Prof. Chiu團隊提出高熵合金化概念於膠態鈣鈦礦材料中，藉由摻雜不同原子半徑之元素於鈣鈦礦材料中，促進每個元素之原子於原子層間隨機散布，達到高熵合金化之效果並降低鉛元素於膠態鈣鈦礦之元素組成比例。所得到的高熵鈣鈦礦依然保持出色的膠態穩定度和窄帶發射性質，除此之外，大幅提升光致發光(Photoluminescence)與量子產率（ηPL）並得到更短的螢光壽命（τPL）。透過TLS13A，低略角廣角X-ray散射技術，以Lorentzians擬合分峰處理散射圖譜，驗證高熵鈣鈦礦形成了混合晶相。重要的是，高熵合金化可以穩定具有較高晶格膨脹和晶格收縮的晶相。結果表明，高熵合金化使合金中的鉛含量降低約55%，其優勢可讓金屬鹵化物鈣鈦礦朝向進一步商業化。此一研究發表，由瑞士蘇黎世聯邦理工學院Chih-Jen Shih(施智仁)教授團隊與國立臺灣科技大學Yu-Cheng Chiu(邱昱誠)團隊所共同合作發表。
研究動態
