低能量邊緣光致發光的研究對提高Ruddlesden-Popper鈣鈦礦太陽能電池效率有著十分重要的影響和意義。然而對其機制的研究卻一直面臨著巨大挑戰：（1）材料的結構難以確定；（2）理論模型與觀測結果始終不一致。因此，尋找可靠、有效的表徵手段對於揭示相關機制有著至關重要的意義。
紅外光譜對於有機物的變化十分敏感，在有效探知電池材料的分布變化方面具有天然的優勢。近期，Photothermal Spectroscopy Corp公司研發推出的新一代的非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統-mIRage在此研究中脫穎而出，該技術採用雷射探針，能夠對樣品的表面實行非接觸式光熱紅外探測，具備亞微米的空間解析度並且無邊緣散射問題。
近日，電子科技大學王志明教授課題組與Photothermal Spectroscopy Corp公司合作，使用新一代的非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統-mIRage研究MAPbBr3在(BA)2(MA)2Pb3Br板邊緣的分布情況。在此項研究中，所測試的(BA)2(MA)2Pb3Br10和MAPbBr3之間缺少BA，使其紅外光譜有顯著差異；同時無論是BA缺陷，還是BA對MA的比例都已有使用FTIR光譜研究的報導，因此具備良好的實驗基礎。進一步使用O-PTIR技術進行非接觸式探測，有效避免了樣品高度，探針汙染所帶來的問題，使得結果更加精準。
通過使用mIRage的測量（圖1），能夠觀測到隨著BA含量的降低，~1580 cm-1處的峰相對強度減小，峰值伴隨著向1585 cm-1的峰值偏移。這主要是由於(BA)2(MA)2Pb3Br10在1580 cm-1附近有兩個涉及NH3振動的紅外吸收帶:分別為1575 cm-1處(BA+)和1585 cm-1處(MA+)。當BA含量降低時，1575 cm-1處的帶強度降低，導致峰值強度在約1580 cm-1處降低，並伴隨向1585 cm-1偏移。在測試中觀測到的另外一個現象為~1480 cm-1與~1580 cm-1的相對強度比增大，這是由於1478 cm-1的振動(CH3振動)僅與MA+相關，因此~1480 cm-1的強度沒有變化，而1580 cm-1卻由於BA含量降低而降低，導致比值的降低。上述結果清晰地顯示了MAPbBr3在(BA)2(MA)2Pb3Br板邊緣的組成分布情況。由此可見，mIRage 的O-PTIR技術在電池低能量邊緣光致發光的研究中有十分理想的效果，極具應用前景。
圖1. O-PTIR觀測邊緣的MAPbBr3的紅外光譜信息。(a)(BA)2(MA)n-1bnbr3n+1(n = 1，2，3，∞)鈣鈦礦的紅外光譜。（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)的圖譜；(d) (BA)2(MA)2Pb3Br10的PL圖像。(e)在(d)中所示的中心區域和邊緣的紅外光譜圖
參考文獻：
[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.
產品信息：
非接觸式亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統—mIRage：https://www.caigou.com.cn/product/20191022131.shtml
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