相比于有机无机杂化钙钛矿，全无机CsPbI₃具有更高的化学稳定性。同时，CsPbI₃其本征的深红色发光也将为钙钛矿发光二极管（PeLED）显示器提供更宽广的色域。为了克服CsPbI₃钙钛矿易发生相变的难题，目前普遍的方法是先将其制备成钙钛矿量子点，通过量子点上的配体来钝化表面缺陷，实现稳定的黑相CsPbI₃。然而量子点表面的长链配体会影响制备出来的钙钛矿薄膜的导电性，从而使得器件在大电流密度下易发生效率滚降，导致亮度难以提升。三维CsPbI₃钙钛矿可以通过直接旋涂前驱体溶液获得，并具有更高的薄膜导电性。但是三维CsPbI₃薄膜缺陷密度高，导致器件的效率和稳定性难以进一步提升。

近日，上海交通大学赵一新（点击查看介绍）团队报道了通过一步法来原位制备具有长方体微晶结构的三维CsPbI₃薄膜。发现丙二胺氢碘酸盐（PDAI）引入钙钛矿前驱体溶液能显著减缓钙钛矿的结晶速度，提高了钙钛矿晶粒尺寸。PDAI还能在钙钛矿表面上形成钝化层，进一步降低了缺陷，提升了薄膜的荧光量子产率，从而显著提升了器件的效率和稳定性。

不同于之前文献报道中引入有机阳离子会形成低维钙钛矿的结论，通过X射线衍射表征，发现在ZnO基底上获得的依然是三维的γ-CsPbI₃，PDAI主要起到的是添加剂的作用，未引入钙钛矿晶格中。PDAI与FAI/PbI₂均有较强的相互作用，从而增大了前驱体溶液中的胶束尺寸，并减缓了从中间相到γ-CsPbI₃的相变过程，获得了形状规整的γ-CsPbI₃长方体微晶。同时，本工作得到的前驱体薄膜具有很宽的加工窗口，且无需使用反溶剂，因此适合制备大面积发光器件。基于上述PDAI对结晶过程的调控，最终基于三维CsPbI₃的PeLED（0.03 cm²）获得了15.03%的效率，9 cm²的大面积器件也实现了10.30%的效率。

此项工作成功发现了双胺PDAI可以通过与FAI/PbI2的相互作用，调控CsPbI3的结晶过程，一步法获得具有高发光性能的钙钛矿薄膜。该工作为进一步研究和开发基于三维CsPbI3薄膜的发光器件提供了重要思路，具有广泛的借鉴价值。

来源：X-MOL