金属卤素钙钛矿纳米晶在光电应用的展望与挑战

西安瑞禧生物科技有限公司提供各种石墨烯、钙钛矿、量子点、纳米颗粒、空穴传输材料、纳米晶、半导体聚合物、超分子材料、过渡金属配合物、化学试剂、化学原料药等一系列产品。

钙钛矿纳米晶：

钙钛矿纳米晶作为一种新兴的发光材料，具有低成本、易制备、溶液处理方便、能带在可见光范围内可精确控、超高量子产率等优点，使其在光电应用材料上应用广泛。同时作为光吸收材料，钙钛矿可被应用作太阳能电池和光电探测器，反过来，作为发光材料，钙钛矿也可被应用在发光二极管和激光上。

 

金属卤素钙钛矿纳米晶：

金属卤素钙钛矿纳米晶因其高度结构可调性、良好的光学性质等优点，在半导体光电器件、激光、传感、催化、能源、环境、生物等领域具有广泛应用，激起了科研工作者和企业的浓厚兴趣。

金属卤素钙钛矿纳米晶具有荧光效率高、色纯度高、光谱可调并覆盖整个可见光波段、易合成等优点。其中研究最为广泛的两种金属卤素钙钛矿体系是甲胺基钙钛矿（CH3NH3PbX3,X=Cl,Br,I）和铯基钙钛矿（CsPbX3）纳米晶。它们在绿光波段的光学性能最佳，在同等制备条件下相比于其他波段荧光效率最高且稳定性最好。随着合成方法的不断改进优化，这两类绿光钙钛矿纳米晶的光学品质日益提高（半高宽<20 nm，荧光效率可达100%），稳定性也日益改善。

 

但在金属卤素钙钛矿纳米晶展望中，仍存在部分问题和挑战。例如，

1. 合成方法越来越多样化，但后期分离纯化过程仍然会造成产率较低的问题，而且，不同批次之间容易带来质量差异。

2. 提高长期稳定性的问题是钙钛矿纳米晶从实验室走向应用和市场的必经之路。对于表面钝化，使用氨基或烷基基团可以有效钝化钙钛矿纳米晶的表面来提高荧光性能，但该类处理方法同时也会带来热稳定性差的问题。对于表面包覆，不论是原位合成或后处理包覆，都会带来在器件应用上电子和空穴传输方面的折损。

 

3.设计形貌的多样性，尤其是各向异性形貌，合理地排列之后，对于达到极化发光来说具有很大潜力。

4.面对大规模生产，来自铅的毒性是一重要的突破点。新型Cs₂AgBiX₆、 Cs₃Bi₂X₉、Cs₃Sb₂X₉及其类似物的发现，虽解决环境友好问题，但仍有量子产率较低、非直接能带、发光半峰宽较宽等不足。

5.热稳定性的挑战。首先，易熔结的特点会给器件结构的功能性带来挑战；其次，很多器件例如激光，在操作过程中会产生较高的温度，随之带来一些材料的分解问题。MAPbBr₃钙钛矿纳米晶的熔点大约为150-200℃，FAPbI₃为290-300℃，CsPbBr₃和CsPbI₃约450-500℃。