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透射电子显微镜，能否揭开有机无机杂化钙钛矿晶体结构的神秘面纱？惊鸿一瞥，等到的却是刹那的凋零。所幸一窥其降解路径。。。

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有机无机杂化钙钛矿结构不稳定性

和分解路径的原子尺度洞见

近年来，由于合成价格低廉以及光电转化效率高，基于有机无机杂化钙钛矿材料(CH3NH3PI3,MAPbI3)的太阳能电池得到了飞速发展。其光电转化效率在近十年就从最初的3.8%迅速增长至目前的23.3%。

电子显微镜是表征这些有机无机杂化钙钛矿材料的一个常用手段，在文献中被广泛报道。研究人员意识到了这些材料对电子束敏感，对其原子结构直接成像充满挑战，因此大多数研究者通常采用电子束剂量率相对较低的电子衍射模式对其进行表征，用来证明材料的钙钛矿相、高质量单晶性等。但是实际上，许多文献报道中的电子衍射谱图和该结构理论的电子衍射谱图存在细微差异(表1)，比如有的理论上应该有的部分衍射点消失或者强度变弱，有时应该没有的衍射点也会出现。这些细微的差异通常被简单忽略掉了。原因是对于电子衍射，消光行为或者多次衍射等机制也有可能造成类似的一些现象，因此一般把这种不精确匹配的行为归结为这些机制。可是，大部分文献中仍然把并不精确匹配的电子衍射标定为有机无机杂化钙钛矿。这个工作发现，事情并不是大家通常认为的那么简单。

成果简介

近日，北京大学、石家庄铁道大学、哈尔滨工业大学、中科院深圳先进技术研究院等单位合作，借助于北京大学电子显微镜实验室的电子显微镜，通过严格控制电子束剂量率，研究了大单晶MAPbI3的电子衍射标定问题，发现了该材料在低电子束剂量下的不稳定性，确定了在电子束辐照条件下避免损伤的阈值条件，并提出了相应的分解路径。这些发现对基于电子衍射或者高分辨FFT的实验数据的解释有着重要意义，并强调了在未来的电子显微镜研究中如何避免该材料分解的必要性。此外，考虑到目前钙钛矿太阳能电池材料技术的商业化主要受限于其结构不稳定性（据报道，高温、氧气、潮湿环境以及光照条件均会导致该调控材料的快速的分解从而致使器件失效），该研究中所提出的分解过程中结构演化路径为我们理解有机无机杂化钙钛矿材料在太阳能电池器件中的结构不稳定性提供了重要信息和启示。相关研究成果发表在《自然?通讯》，来自北京大学和哈尔滨工业大学联合培养博士研究生陈树林和北京大学研究生张小伟为文章的共同第一作者，北京大学、石家庄铁道大学、哈尔滨工业大学、和中科院深圳先进技术研究院为共同通讯单位。详见：AtomicScaleInsightsintoStructureInstabilityandDe