摘要:典型的硫化硫酸盐钙钛矿BAZRS 3,其特征在于其直接带隙,异常强大的光收集能力和良好的载体传输特性,为有希望的光伏材料提供了基本的先决条件。这启发了BAZRS 3以薄膜的形式合成,使用溅射和快速的热处理,旨在用于将来的光电应用设备制造。使用X射线吸收光谱(XAS)和X射线衍射(XRD)的短距离和远程结构信息的组合,我们已经阐明了如何从BA,ZR和S原子的随机网络开始,热处理诱导了BAZR 3的结晶和生长,并诱导了对bazr的结晶和生长的影响,并构成了对观测的照片的影响。我们还使用硬X射线(HAXPES)和传统的AlKα辐射的深度依赖光电光谱(PES)结合了电子结构的描述并证实了表面材料化学。从BAZRS 3薄膜的光条间隙的知识中,在900°C的最佳温度下合成,以及我们对费米水平的价带边缘位置的估计,可以得出结论,这些半导体膜本质上是固有的,具有较小的n -type特征。对BAZRS的生长机理和电子结构的详细理解3薄膜有助于铺平其在光伏应用中利用的道路。关键字:粉红色的perovskites,bazrs 3,exafs,xrd,结构 - 属性相关,光电光谱,haxpes■简介
由于其出色的可见光吸收和高化学稳定性,甲状腺素钙钛矿硫化物硫化锆(BAZRS 3)在过去几年中引起了极大的关注,这是杂交卤化物钙钛矿的潜在替代方法。但是,BAZR的高处理温度在1000以上的3层薄膜严重限制了其用于设备应用的潜力。在此,我们通过更改化学反应途径在低至500℃的温度下报告了BAZRS 3薄膜的合成。通过X射线衍射和拉曼光谱镜证实了单相3薄膜。原子力显微镜和扫描电子显微镜表明,随着退火温度的降低,结晶尺寸和表面粗糙度始终降低。较低的温度进一步消除了与高温加工有关的硫空位和碳污染。能够在较低温度下合成甲状腺素蛋白酶钙钛矿薄膜消除其设备制造的主要障碍。光电检测器显示快速响应,ON/OFF比率为80。制造的田间效应晶体管的电子和孔迁移率分别为16.8 cm 2 /vs和2.6 cm 2 /vs。
钙钛矿中的硫族化物和相关的 Ruddlesden-Popper 结构类型(本文简称为“硫族化物钙钛矿”)作为一类具有出色光电特性的新兴半导体,正受到越来越多的关注 [1–8]。硫族化物钙钛矿的带隙(𝐸 𝑔)可在蓝绿色(𝐸 𝑔 ≈2.5 eV)至红外 (IR) 范围内调节,具有很强的光吸收和发光性,多个研究小组的结果表明其固有的非辐射电子-空穴复合速度很慢 [4,6–10]。硫族化物钙钛矿由廉价无毒的元素组成,热稳定性极高,这对未来大规模制造和部署(例如薄膜太阳能电池)大有裨益 [11,12]。我们已经发现硫族化物钙钛矿是一种具有极强介电响应的半导体,在已知的可见光和近红外 (VIS-NIR) 带隙半导体中,只有铅卤化物钙钛矿可与它媲美 [13,14]。在最近的工作中,我们通过脉冲激光沉积 (PLD) 和分子束外延 (MBE) 首次合成了大面积、原子级光滑的 BaZrS 3 外延薄膜 [15,16]。