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新兴准二维金属卤化物钙钛矿（MHPs）所展现的迷人功能引发了对该材料类别在可持续和可扩展光电应用中的进一步探索。然而，前体中的化学复杂性，主要由2D:3D组成比率决定，导致这些材料中存在不可控的相异质性，从而影响了光电性能。然而，由于准二维组成空间的巨大复杂性，这一现象仍然未被充分理解。
为系统性地探索基本原理，田纳西大学Mahshid Ahmadi等人设计并实施了一个高通量自动化合成-表征工作流程，以研究基于甲铵（FA）的准二维 MHP 系统。研究显示，稳定的类似3D的相（α-FAPbI3表面被2D间隔物钝化）仅在组成范围（35–55%的FAPbI3）内出现，这一范围偏离了化学计量考虑。通过高通量的低入射角广角X射线散射（GIWAXS）实验与自动峰分析功能的结合，定量晶体学研究迅速揭示了这些3D-like相的垂直排列，促进了垂直电荷传导，这对光电应用有利。
综合来看，本研究揭示了复杂准二维 MHP 系统的最佳2D:3D组成范围，实现了良好的光电功能。该自动化实验工作流程显著加速了材料发现和加工优化，并可迁移到其他沉积方法，同时为复杂材料系统提供了基本的洞察。
J. Yang, J. Hidalgo, D. Song, S. V. Kalinin, J.-P. Correa-Baena, M. Ahmadi, Accelerating Materials Discovery by High-Throughput GIWAXS Characterization of Quasi-2D Formamidinium Metal Halide Perovskites. Adv. Funct. Mater. 2024, 2409293.
https://doi.org/10.1002/adfm.202409293
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