通过研究实现了相纯α甲ami碘化铅的低温结晶

尽管存在不同的制造方法，但两步沉积是目前用于制造高效，稳定的PSC的主要实验技术之一，特别是在工业规模上。该方法包括先沉积碘化铅(PbI2)，然后添加一价阳离子的卤化物盐，例如碘化甲基铵(MAI)和碘化甲酰胺(FAI)，以将其转化为钙钛矿。

尽管这种两步沉积法比其他方法要好，但在按比例放大时很难保持可再现的高性能和长期稳定性，这主要是因为缺乏对制造过程的控制。因此，必须了解在原子水平上钙钛矿卤化物结晶的机理。

在论文“结合分子动力学和两步法实现低温形成纯α-FAPbI3的实验研究”中，作者选择为此研究甲基碘化铅铵的两步制备法( MAPbI3)和甲ami碘化铅(FAPbI3)。

前者是一个经过充分研究的系统，而选择后者的原因是其α-FAPbI3多晶型物具有诱人的功能，包括〜1.45-eV带隙，高电荷载流子迁移率和出色的热稳定性。然而，这种钙钛矿的问题在于α相是亚稳态的，并且热力学相变需要约150摄氏度的高温。结合实验和理论研究，于4月23日发表在《科学进展》上，揭示了结晶过程的微观细节，从而为发现制造该材料的低温途径提供了途径。

虽然先前对MAPbI3的实验研究表明，两步过程是通过在PbI2层中插入MA +阳离子，然后转化为钙钛矿而发生的通过中间阶段的结构，实验无法解决这些中间阶段的性质或澄清潜在的原子机理。研究小组使用一种基于称为元动力学(WTMetaD)的增强采样技术的分子动力学(MD)研究，发现该转化过程是通过一系列中间体进行的。理论结果与实验相符，这鼓励研究人员研究类似的过程是否也在α-FAPbI3的转化背后。从模拟开始，他们发现这种材料在较低温度下确实可以进行两步过程。然后进行了一系列原位X射线和薄膜实验，证实了这一结果，并能够低温形成纯α-FAPbI3薄膜。

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