FAPBI3およびMAPBI3の構造遷移と安定性：間質水の役割

さまざまな温度およびH2O部分圧力プロトコル下での不弾性および誘電分光法によるMapiおよびFAPIの構造的安定性と変換に対する水の影響を研究しました。MAPIとFAPIの間質性水の観点から新しい結果を議論する前に、ハリドペロブスカイトの他の研究や間質水に関する証拠を求めて、文献を簡単にレビューします。水和物では、立方αと四角形のβ相の間の弾性異常は50％以上低下している可能性があり、PBI6オクタヘドラの長い範囲の傾斜を妨げることを示しています。代わりに、FAPIでは、間質性水は両方の意味で加速し、3Dαと1Dδ相の間の再構築的変換が加速します。これは、α相の結晶化中に有用です。一方、間質性H2O分子は、結合されたMaおよびfaカチオンの有効なサイズを増加させ、コンパクトなペロブスカイト構造からPBI6オクタヘドラのゆるい結合鎖の緩やかに結合した鎖の水力学的平衡を変えます。このため、ハイブリッド金属有機ハロゲン化物ペロブスカイトに基づいてデバイスを製造する場合、カプセル化前にできるだけ間質水の含有量を削減することが重要です。

We studied the influence of water on the structural stability and transformations of MAPI and FAPI by anelastic and dielectric spectroscopies under various temperature and H2O partial pressure protocols. Before discussing the new results in terms of interstitial water in MAPI and FAPI, the literature is briefly reviewed, in search of other studies and evidences on interstitial water in hybrid halide perovskites. In hydrated MAPI, the elastic anomaly between the cubic α and tetragonal β phases may be depressed by more than 50%, demonstrating that there are H2O molecules dispersed in the perovskite lattice in interstitial form, that hinder the long range tilting of the PbI6 octahedra. Instead, in FAPI, interstitial water accelerates in both senses the reconstructive transformations between 3D α and 1D δ phases, which is useful during the crystallization of the α phase. On the other hand, the interstitial H2O molecules increase the effective size of the MA and FA cations to which are bonded, shifting the thermodynamic equilibrium from the compact perovskite structure to the open δ and hydrated phases of loosely bonded chains of PbI6 octahedra. For this reason, when fabricating devices based on hybrid metal-organic halide perovskites, it is important to reduce the content of interstitial water as much as possible before encapsulation.