先进的电子设备需要高质量的材料，例如可以有效地将光转换为可测量信号的金属卤化物荧光粉。不含有毒元素的铜基碘化物，例如碘化铯铜(Cs3Cu2I5:CCI)在这方面特别有前途。

高质量CCI薄膜的室温固态合成

CCI是一种高效的蓝色发光材料，可以将几乎所有吸收的能量转化为可检测的光，使其非常适合用于深紫外光电探测器和用于检测电离辐射(例如伽马射线或X射线)的γ射线闪烁体。然而，CCI薄膜不符合要求的质量标准，阻碍了它们在高级堆叠应用中的性能提升。

现在，发表在美国化学学会杂志上的一项研究通过提出一种生产高质量Cs3Cu2I5薄膜的创新方法解决了这个问题。该研究由东京工业大学(TokyoTech)的研究人员牵头，细野英夫教授为通讯作者，特聘助理教授MasatakeTsuji为第一作者。

在早期的实验发现中，该团队发现碘化铯(CsI)和碘化铜(CuI)粉末甚至可以在室温下反应形成Cs3Cu2I5。基于这一见解，他们通过在真空室中蒸发将CuI和CsI薄膜沉积到二氧化硅基板上。然后让这两种薄膜在室温下反应，形成透明且高度光滑的薄膜，其透光率(T)高达92%。

有趣的是，研究人员发现层的沉积顺序会影响形成的晶相。他们注意到，在CuI上沉积CsI层导致形成蓝色发光的Cs3Cu2I5薄膜，这是该厚度比条件下的平衡相。

相比之下，在CsI上沉积CuI会产生黄色发光的CsCu2I3薄膜。这些不同相的形成归因于Cs和Cu原子在两层之间的相互扩散。基于这些观察，研究人员发现可以通过简单地调整每层薄膜的厚度以达到特定的CsI与CuI比例来控制每个相的形成。

因此，研究人员认为，相互扩散过程导致形成不同的局部结构，其中包含点缺陷，这些点缺陷在光激发时通过非辐射通道衰减，从而导致高效发射。

Hosono教授解释说：“我们认为，这种形成源于Cu+和I-离子快速扩散到CsI晶体中，同时在Cs+位点形成I-并在CsI晶格中形成间隙Cu+。”Cs3Cu2I5的光致发光特性源于发光中心周围独特的局部结构，不对称的[Cu2I5]3−多面体碘铜酸阴离子，由共享边缘的CuI3三角形和CuI4四面体二聚体组成被Cs+隔离离子。

使用这种方法，研究人员能够通过荫罩选择性地沉积CsI层来制造图案化薄膜。这使他们能够控制CsI的沉积并仅在基板的所需区域进行图案化。

通过仔细调整CuI和CsI层的厚度，他们能够成功地制造出一种薄膜，该薄膜的中央发蓝光Cs3Cu2I5区域与发黄光的CsCu2I3区域接壤。此外，他们还证明了使用溶液处理的CuI和图案化的CsI薄膜可以获得相同的薄膜，以预测未来的应用。

“我们的研究解释了Cs3Cu2I5稀有局部结构形成的潜在机制及其与这些材料中光致发光的关联。这些结果最终可为开发具有理想光学性能的高质量薄膜器件铺平道路高级堆叠应用的特性，”Hosono教授总结道。