AFM：硫族钙钛矿 LaScS₃-石墨烯复合薄膜实现 p 型透明导电材料

硫族钙钛矿（CPs）因其带隙可调、化学稳定性高、环境友好等优点，近年来成为氧化物与卤化物钙钛矿的有潜力的替代材料。

本文郑州大学韩炎兵、中国科学院上海硅酸盐研究所明辰和孙宜阳等人首次通过一种空气兼容、成本低廉且环境友好的聚合物辅助沉积（PAD）方法，成功制备了透明的 LaScS₃（LSS）薄膜。所得薄膜具有高相纯度、均匀的形貌以及约 2.9 eV 的光学带隙，与密度泛函理论预测一致。在 550 nm 波长处，其光学透射率超过 80%。然而，缺陷阻碍了 LSS 薄膜实现有效的导电性。为突破这一限制，我们采用复合薄膜策略：通过掺杂 IIA 族元素（Mg、Ca、Sr、Ba），在 CS₂ 硫化过程中促进石墨烯层的原位生长，从而在保持光学透明性的同时实现 p 型导电。其中 Mg 掺杂薄膜在保持未掺杂薄膜 84%–95% 透光率的同时，实现了最低的方阻（16.6 kΩ/sq）。

本工作不仅为基于溶液法制备硫族钙钛矿薄膜提供了可扩展的路径，也为开发用于透明电子器件的 p 型透明导电材料提出了新策略。

研究亮点：

1. 首例透明硫族钙钛矿薄膜的环保溶液法制备：采用聚合物辅助沉积（PAD）方法，在空气中成功制备高质量、高透光的 LaScS₃ 薄膜，工艺简单、可扩展且环境友好。

2. 掺杂诱导石墨烯原位生长的复合导电策略：通过重掺杂 IIA 族元素，在硫化过程中催化石墨烯在薄膜表面原位沉积，成功实现 p 型导电，同时保持优异透光性。

3. 镁掺杂实现透光与导电的最佳平衡：Mg 掺杂薄膜在 550 nm 处透光率仍保持 84%–95%，方阻低至 16.6 kΩ/sq，在同类 p 型透明导电材料中表现出优越的综合性能。

H. Zhang, J. Zhu, J. Fang, et al. “ p-Type Transparent Conducting Material Realized by Composite Thin Film of Chalcogenide Perovskite LaScS3 and Graphene.” Advanced Functional Materials (2025): e24382.

https://doi.org/10.1002/adfm.202524382

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