探知电池材料的组成分布变化？非接触式亚微米红外光谱成像技术强助力！
低能量边缘光致发光的研究对提高ruddlesden-popper钙钛矿太阳能电池效率有着十分重要的影响和意义。然而对其机制的研究却一直面临着巨大挑战：（1）材料的结构难以确定；（2）理论模型与观测结果始终不一致。因此，寻找可靠、有效的表征手段对于揭示相关机制有着至关重要的意义。
红外光谱对于有机物的变化十分敏感，在有效探知电池材料的分布变化方面具有天然的优势。近期，photothermal spectroscopy corp公司研发推出的新一代的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统-mirage在此研究中脱颖而出，该技术采用激光探针，能够对样品的表面实行非接触式光热红外探测，具备亚微米的空间分辨率并且无边缘散射问题。
近日，电子科技大学王志明教授课题组与photothermal spectroscopy corp公司合作，使用新一代的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统-mirage研究mapbbr3在(ba)2(ma)2pb3br板边缘的分布情况。在此项研究中，所测试的(ba)2(ma)2pb3br10和mapbbr3之间缺少ba，使其红外光谱有显著差异；同时无论是ba缺陷，还是ba对ma的比例都已有使用ftir光谱研究的报道，因此具备良好的实验基础。进一步使用o-ptir技术进行非接触式探测，有效避免了样品高度，探针污染所带来的问题，使得结果更加精准。
通过使用mirage的测量（图1），能够观测到随着ba含量的降低，~1580 cm-1处的峰相对强度减小，峰值伴随着向1585 cm-1的峰值偏移。这主要是由于(ba)2(ma)2pb3br10在1580 cm-1附近有两个涉及nh3振动的红外吸收带:分别为1575 cm-1处(ba+)和1585 cm-1处(ma+)。当ba含量降低时，1575 cm-1处的带强度降低，导致峰值强度在约1580 cm-1处降低，并伴随向1585 cm-1偏移。在测试中观测到的另外一个现象为~1480 cm-1与~1580 cm-1的相对强度比增大，这是由于1478 cm-1的振动(ch3振动)仅与ma+相关，因此~1480 cm-1的强度没有变化，而1580 cm-1却由于ba含量降低而降低，导致比值的降低。上述结果清晰地显示了mapbbr3在(ba)2(ma)2pb3br板边缘的组成分布情况。由此可见，mirage 的o-ptir技术在电池低能量边缘光致发光的研究中有十分理想的效果，应用前景广阔。
图1. o-ptir观测边缘的mapbbr3的红外光谱信息。(a)(ba)2(ma)n-1bnbr3n+1(n = 1，2，3，∞)钙钛矿的红外光谱。（b-c）(ba)2(ma)2pb3br10和mapbbr3的中ma+分子在1480 cm-1(b)和ba+分子 1580 cm-1(c)的图谱；(d) (ba)2(ma)2pb3br10的pl图像。(e)在(d)中所示的中心区域和边缘的红外光谱图
参考文献：
[1] zhaojun qin, shenyu dai et al., spontaneous formation of 2d/3d heterostructures on the edges of 2d ruddlesden-popper hybrid perovskite crystals, chemistry of materials, doi: 10.1021/acs.chemmater.0c00419.
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近日，电子科技大学王志明教授课题组与photothermal spectroscopy corp公司合作，使用新一代的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统-mirage研究mapbbr3在(ba)2(ma)2pb3br板边缘的分布情况。在此项研究中，所测试的(ba)2(ma)2pb3br10和mapbbr3之间缺少ba，使其红外光谱有显著差异；同时无论是ba缺陷，还是ba对ma的比例都已有使用ftir光谱研究的报道，因此具备良好的实验基础。进一步使用o-ptir技术进行非接触式探测，有效避免了样品高度，探针污染所带来的问题，使得结果更加精准。
通过使用mirage的测量（图1），能够观测到随着ba含量的降低，~1580 cm-1处的峰相对强度减小，峰值伴随着向1585 cm-1的峰值偏移。这主要是由于(ba)2(ma)2pb3br10在1580 cm-1附近有两个涉及nh3振动的红外吸收带:分别为1575 cm-1处(ba+)和1585 cm-1处(ma+)。当ba含量降低时，1575 cm-1处的带强度降低，导致峰值强度在约1580 cm-1处降低，并伴随向1585 cm-1偏移。在测试中观测到的另外一个现象为~1480 cm-1与~1580 cm-1的相对强度比增大，这是由于1478 cm-1的振动(ch3振动)仅与ma+相关，因此~1480 cm-1的强度没有变化，而1580 cm-1却由于ba含量降低而降低，导致比值的降低。上述结果清晰地显示了mapbbr3在(ba)2(ma)2pb3br板边缘的组成分布情况。由此可见，mirage 的o-ptir技术在电池低能量边缘光致发光的研究中有十分理想的效果，应用前景广阔。
图1. o-ptir观测边缘的mapbbr3的红外光谱信息。(a)(ba)2(ma)n-1bnbr3n+1(n = 1，2，3，∞)钙钛矿的红外光谱。（b-c）(ba)2(ma)2pb3br10和mapbbr3的中ma+分子在1480 cm-1(b)和ba+分子 1580 cm-1(c)的图谱；(d) (ba)2(ma)2pb3br10的pl图像。(e)在(d)中所示的中心区域和边缘的红外光谱图
参考文献：
[1] zhaojun qin, shenyu dai et al., spontaneous formation of 2d/3d heterostructures on the edges of 2d ruddlesden-popper hybrid perovskite crystals, chemistry of materials, doi: 10.1021/acs.chemmater.0c00419.
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