冯季村　严铮洸

摘 要：铅元素的毒性和有机组分的不稳定性一直是阻碍有机-无机卤化钙钛矿光电器件商业化应用的两大亟待解决的问题。无铅双钙钛矿Cs₂AgBiBr₆由于其稳定的物理性能，在无铅钙钛矿材料中受到密切的关注。本文探索两步法制备Cs₂AgBiBr₆单晶，单晶质量良好。两步法不使用高纯溴化盐，合成成本大大降低。以上研究为Cs₂AgBiBr₆晶体生长和Cs₂AgBiBr₆光电探测器的制作开拓新思路。

关键词：双钙钛矿 Cs₂AgBiBr₆单晶 两步法

A Two-Step Method for the Preparation of Double Perovskite Cs2AgBiBr6 Single Crystals

FENG Jicun YAN Zhengguang*

（Faculty of Materials and Manufacturing， Beijing University of Technology， Beijing， 100124 China）

Abstract： The toxicity of lead and the instability of the organic components hinder the applications of the organic-inorganic hybrid perovskites optoelectronic devices. Therefore， intense research work is under way on lead-free double perovskite Cs2AgBiBr6 due to its stability as well as excellent physical properties. In this paper， a two-step method was used to grow high quality Cs2AgBiBr6 single crystals. The cost of synthesized materials is greatly reduced due to avoiding the necessity of high purity bromide salts. This research aims to open new avenues for the crystal growth of Cs2AgBiBr6 and the fabrication of Cs2AgBiBr6 optoelectronics.

Key Words： Double perovskite; Cs2AgBiBr6; Single crystal; Two steps method

近年来，卤化铅钙钛矿作为一种光电材料，由于其载流子迁移率高、载流子扩散长度长、具有可调的光学吸收波长等优点，在太阳能电池和半导体材料领域中备受关注^[1]。但是，有毒元素铅在卤化物钙钛矿的存在限制了其商业化应用，因此采用环保的元素替代铅元素十分重要。Sn元素曾被用来替代Pb元素解决环境友好问题，但是，Sn²⁺极易被氧化成Sn⁴⁺，导致其稳定性大幅度下降。而Bi作为周期表上与Pb相邻的元素，s轨道也有孤对电子，且稳定性良好，因此被用来替代Pb²⁺阳离子形成A₃Bi₂X₉结构。但是A₃Bi₂X₉结构的钙钛矿通常缺陷形成能较低，容易形成深能级缺陷形成复合中心，导致其光伏器件性能不理想^[2]。因此，稳定性更好，且光电性能更适用于器件制作的无铅钙钛矿材料成为了研究热点之一。

卤化物双钙钛矿的结构可以看作是铅基有机-无机杂化APbX₃结构向A₂B（I）B（III）X₆结构的演化。用一种一价离子B⁺和一种三价离子B³⁺替代APbX₃中两个八面体中的Pb²⁺，形成 “一价”八面体和“三价”八面体有序交错的三维的A₂B（I）B（III）X₆结构。……