2020年12月1日，国家蛋白质科学研究(上海)设施用户北京高压科学研究中心刘罡课题组在Top期刊《先进功能材料》 (Advanced Functional Materials)，正式发表了题为 “Suppressed Lattice Disorder for Large Emission Enhancement and Structural Robustness in Hybrid Lead Iodide Perovskite Discovered by High-pressure Isotope Effect” 的研究论文，揭示了有机无机杂化钙钛矿中由于重同位素效应产生的晶格稳定性强化与韧化现象。论文第一作者为高科中心孔令平研究员。论文入选当期杂志封面。

有机-无机杂化金属卤化钙钛矿是光电领域重要的活性材料，掌握其全面的结构-物性关系、进而提高器件的功能表现一直业界重要的目标。压力作为一种连续的热力学变量，同时也是一种极端环境，既可以提供一个研究材料结构-物性关系的平台，又可以激发多种有益的功能性表现。然而，杂化钙钛矿的弹性模量不足传统无机半导体的十分之一，这种软性特征使其无法在压力下维系其稳定的晶格，晶体结构无序化和性能劣化在一定的压力阈值后变得不可避免。如何抑制压致晶格畸变和结构无序化，对于获取优异的光电性能和应力状态下良好的功能性非常关键。

在本研究中，研究团队发现将有机基团内的氢置换为氘后，材料的结构稳定性、功能稳定性、耐压性甚至器件稳定性均有明显提升。这一发现不但为今后功能材料的高压同位素研究提供了一种研究模式，也暗示了功能材料与器件的同位素功能化极有可能会有进一步发展。

国家蛋白质科学研究（上海）设施BL01B线站工作人员为其同步辐射红外数据收集提供了及时有效的支持。

 

  图 1. CD3ND3PbI3和CH3NH3PbI3在压力下的光致发光行为对比。

 

  图2. 相比于CH3NH3PbI3，CD3ND3PbI3在高压下呈现出明显结构稳定特性。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202009131

(蛋白质设施上海提供)