稳健A位阳离子工程实现稳定二维高n值锡钙钛矿同系物并桥接激光发射间隙

来自国内的研究人员针对二维高n值卤化物钙钛矿在带隙连续可调性与结构完整性之间的固有矛盾，通过A位阳离子工程成功合成了一系列同系锡钙钛矿单晶。该研究实现了1.62-2.01 eV的连续带隙调控（晶格失配<3.6%），其中多阳离子n=3锡钙钛矿获得15.1 ns的载流子寿命（较单阳离子体系提升3倍），并构建出具有低阈值、高稳定性的纳米激光器，填补了单A位阳离子类似物间的发射间隙。

　　

这项突破性研究展示了如何通过精准调控A位阳离子来破解二维高n值(n=3)锡基钙钛矿的结构稳定性与光电性能优化难题。研究团队采用生长动力学控制技术，成功制备出包括亚稳态(BA)₂Cs₂Sn₃I₁₀在内的同系单晶库（BA⁺：丁铵离子）。实验揭示A位阳离子对晶体结构对称性、激子-声子耦合及激光性能具有决定性影响。通过设计多阳离子组合(BA)₂Cs_0.7MA_0.4EA_0.5GA_0.4Sn₃I₁₀（MA⁺：甲铵离子，EA⁺：乙铵离子，GA⁺：胍离子），实现了载流子寿命突破性提升至15.1纳秒，扩散长度超过1微米。这些结构优化的n=3锡钙钛矿不仅展现出卓越的相稳定性，其对应的纳米激光器更以低阈值、长寿命的特性成功填补了单A位阳离子体系间的发射空白，为稳定高效的钙钛矿光电器件开发提供了新范式。