材料科学：柔軟な単結晶ペロブスカイトデバイスの作製方法

有機–無機ハイブリッドペロブスカイトには、多くのデバイス応用に魅力的な電子特性や光電子特性がある。多くの取り組みが多結晶材料に重点を置いてきたが、単結晶ハイブリッドペロブスカイトは、その配向依存性の輸送挙動と低い欠陥濃度のため、多結晶ハイブリッドペロブスカイトよりも優れたキャリア輸送と安定性を示す。しかし、単結晶ハイブリッドペロブスカイトの作製と、その形態や組成の制御は困難である。今回我々は、単結晶ハイブリッドペロブスカイトを任意の基板上に、膜厚（約600 nm～約100 μm）、面積（約5.5 cm × 5.5 cmまでの連続薄膜）、厚さ方向の組成勾配［例えば、ヨウ化鉛メチルアンモニウム（MAPbI₃）からMAPb_0.5Sn_0.5I₃］を精密に制御しつつ作製する、溶液を用いたリソグラフィー支援エピタキシャル成長・転写法を報告する。転写された単結晶ハイブリッドペロブスカイトは、エピタキシャル基板上に直接成長させた単結晶ハイブリッドペロブスカイトに匹敵する品質と、膜厚に応じた機械的柔軟性を示す。鉛–スズの傾斜合金化によって、キャリア移動度を増大させキャリア再結合を妨げる傾斜バンドギャップを形成させることができる。この単結晶ハイブリッドペロブスカイトに基づくデバイスは、さまざまな劣化要因に対して高い安定性を示すだけでなく、優れた性能も示した（例えば、鉛–スズ傾斜構造の太陽電池における平均効率は18.77％だった）。

目次へ戻る