二维有机-无机杂化钙钛矿: 从材料性能到器件应用
二维(2D)钙钛矿材料(包括纯2D和准2D)是在传统意义上的三维钙钛矿晶格中插入大基团卤化铵形成的。与三维钙钛矿材料相比，二维钙钛矿材料具有良好的耐辐照、耐高温和耐湿度特性。同时，二维钙钛矿材料具有较大的激子束缚能，使其在室温下也具有较高的量子效率。在过去的20年里, 二维钙钛矿材料种类不断丰富，相关理论研究不断深入， 在光电器件领域的应用不断拓展。
图1 各类有机-无机杂化钙钛矿材料结构示意图
华北电力大学戴松元课题组近期在Science China Materials上发表综述文章，从钙钛矿光电器件的工作原理出发，全面介绍了2D钙钛矿材料的基本形成机制和性能。作者介绍了钙钛矿材料稳定性以及光生载流子的传输问题，认为二维钙钛矿材料的研究需要综合平衡电子的量子效应、材料的晶体取向以及材料中陷阱态的调控等多种因素。文章还汇总和比较了2D钙钛矿薄膜的制备方法，并给出了其在太阳电池以及发光二极管领域的应用实例。
最后, 作者认为设计具有强大的电荷转移特性的有机正离子是提高钙钛矿材料导电性的关键因素。二维钙钛矿材料的多相转换也是一个影响器件性能的重要原因。这方面的调控方法和机理研究是今后的二维钙钛矿材料研究的发展方向。
Science China Materials, 2018, doi: 10.1007/s40843-018-9294-5
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