Nihon University, Vacuum Products and Smart Combinatorial Technology的研究人员开发了一种用于制造高质量卤化物钙钛矿薄膜的双激光真空工艺，为生产基于溴化铯铅 （CsPbBr₃） 的高效发光二极管（LED）异质结构提供了受控路线。
CsPbBr₃ 等卤化物钙钛矿因其高颜色纯度、缺陷容忍性和可调带隙而成为下一代光电器件的有前途的材料。然而，传统的基于溶液的处理通常会导致成分不均匀和缺陷形成，从而降低 LED 的性能和稳定性。为了克服这些限制，研究人员开发了一种完全干燥的基于真空的制造方法，该方法将脉冲激光沉积 （PLD） 与红外分子束外延 （IR-MBE） 相结合。双激光配置可同时进行材料烧蚀和精确的热控制，允许无机层和有机层在单个腔室中连续低缺陷生长。
在超高真空下，使用紫外Nd：YAG激光器（266 nm，10 Hz）将通过逆温结晶合成的单晶CsPbBr₃靶材烧蚀到蓝宝石衬底上。在沉积过程中，连续波红外加热在150 °C–250 °C范围内保持了类似平衡的条件。结构和光学分析证实，200 °C是最佳生长温度，可生产出具有最高结晶度和成分均匀性的薄膜（Cs/Pb ≈ 0.9）。在较高温度下，铯损失会引起结构退化，而较低温度会产生不完全结晶。
在光学上，CsPbBr₃薄膜表现出2.36 eV的直接带隙和以524 nm为中心的强烈绿色发射。时间分辨表征显示，光载流子寿命为 16.5 μs，有效迁移率为 2.47 cm² V⁻¹ s⁻¹，其值与块状单晶相当。这些结果表明，缺陷介导的复合和高效的电荷传输最小化，这是LED中发光层的关键特性。
利用这些优化的薄膜，该团队制造了由 ITO / Mg₀.₃Zn₀.₇O / CsPbBr₃ / αNPD / MoOₓ / Au 组成的完整 LED 器件。这些器件表现出明亮、光谱窄的绿色电致发光，半最大全宽为16.5 nm，导通电压约为2.3 V。该工艺还有效抑制了缺乏 Cs 的杂质相（例如 CsPb₂Br₅）的形成，这些杂质相通常会限制发光效率。
这种双激光系统的一个明显优势在于它能够在不暴露于环境条件下的情况下形成多材料异质结构—结合氧化物、有机物和卤化物。这提高了能级对准、电荷注入效率和界面稳定性，这是 LED 性能和使用寿命的关键决定因素。
该研究展示了一种在真空下构建高纯度卤化物钙钛矿异质结构的可控方法。该方法能够系统评估与钙钛矿LED相关的异质界面，并可扩展到其他需要精确结构相干性和稳定性的发光和光子器件架构。
（消息来源：perovskite-info.com, Sci. Technol. Adv. Mater.）
