グリーン反溶媒工学に基づくペロブスカイト結晶化過程の制御とその機構

LIU Zhijun ,  

YANG Ping ,  

KANG Tianli ,  

LIU Fengxia ,  

XU Xiaofei ,  

LI Zhiyi ,  

WEI Wei ,  

摘要

酢酸エチル(Ethyl acetate、EA)はペロブスカイト薄膜の調製においてしばしばグリーン反溶媒として用いられるが、高い極性により抽出速度が速すぎ、結晶の核生成および結晶化過程の制御が困難である。本稿では、EAに正ヘキサン(n-hexane、Hex)を添加して反溶媒の抽出速度を調整し、溶液の過飽和度を制御して結晶の核生成および成長過程の動的平衡を達成した。また、Materials Studioソフトウェアを用いて溶媒-反溶媒系の分子動力学シミュレーションを実施し、その相互作用エネルギーを定量的に計算した。実験の結果、60% N-Hex(反溶媒中のHexのモル分率60%)を含む混合反溶媒で調製したペロブスカイト薄膜は平均結晶粒径が249 nmであり、純粋なEAおよび純粋なHexで調製した薄膜に比べてそれぞれ17%および71%向上し、キャリア寿命は225 nsで純粋なEAおよびHexで調製した薄膜に比べてそれぞれ27%および45%向上した。同時にこの薄膜は(110)晶面優先配向を示した。本実験の分子動力学計算結果は、溶媒-反溶媒の相互作用エネルギーが1,385 kJ/molのときに最適なペロブスカイト薄膜が得られることを示している。

关键词

ペロブスカイト; グリーン; 反溶媒工学; 分子動力学

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