近日，前沿交叉科学青岛研究院分子科学与工程研究院韩克利教授团队在制备高质量金属卤化物钙钛矿纳米晶方面取得重要进展，利用锗卤化物作为理想的前驱体设计了一种更有效、毒性更小的制备高光电性能金属卤化物钙钛矿纳米晶体的途径，使所制备的纳米晶的光电质量得到了明显改善。相关研究成果以“germanium halides serving as ideal precursors: designing a more effective and less toxic route to high optoelectronic quality metal halide perovskite nanocrystals”为题发表在国际学术期刊nano letters上。山东大学是该论文的第一完成单位，前沿交叉科学青岛研究院2019级硕士研究生王晓晨和2020级博士研究生柏天新为该论文共同第一作者，韩克利教授和刘锋研究员为该论文的共同通讯作者。
金属卤化物钙钛矿纳米晶由于显著的尺寸特性和结构稳定性受到了广泛关注。然而，铅基和非铅钙钛矿纳米晶的三前驱体合成面临着非常相似的挑战：目前选择的卤化物前驱体主要局限于有毒并且高度易燃的有机卤化物，这将大大限制它们的大规模应用。另外，这些有机卤化物制备的大多数纳米晶由于卤素缺陷导致其光致发光性能较差。而很多无机金属卤化物又会同时将金属阳离子引入钙钛矿晶格，从而不可避免地改变目标材料的晶体结构。因此，寻找合适的卤化物前驱体变得越来越重要。
在本工作中，该团队创新性地提出了将全无机锗盐gex4(x = cl、br、i)作为稳定且低危险性的卤化物前驱体。不同于大多数其他无机卤化物前驱体，gex4化合物不会将ge元素传递到最终化合物中，而所得纳米晶的发光强度、荧光寿命、光致发光量子产率和相稳定性都得到了明显改善。这可归功于ge卤化物中卤素离子释放过程的良好调控，这有助于增加所得钙钛矿纳米晶的卤化物组成，从而减少或消除与卤化物空位相关的陷阱态。理论计算表明，锗卤化物在介电环境和热力学中都提供了有利的条件，这共同有助于形成尺寸受限的缺陷抑制的纳米粒子。该研究为制备高质量的钙钛矿纳米材料并调整其光电特性提供了一条光明道路。
上述工作得到了国家自然科学基金委人工光合成基础科学中心、国家自然科学基金和山东大学齐鲁青年学者基金等资助。
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