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金屬鹵素鈣鈦礦納米晶在光電應(yīng)用的展望與挑戰(zhàn)

西安瑞禧生物科技有限公司提供各種石墨烯、鈣鈦礦、量子點(diǎn)、納米顆粒、空穴傳輸材料、納米晶、半導(dǎo)體聚合物、超分子材料、過渡金屬配合物、化學(xué)試劑、化學(xué)原料藥等一系列產(chǎn)品。

鈣鈦礦納米晶：

鈣鈦礦納米晶作為一種新興的發(fā)光材料，具有低成本、易制備、溶液處理方便、能帶在可見光范圍內(nèi)可精確控、超高量子產(chǎn)率等優(yōu)點(diǎn)，使其在光電應(yīng)用材料上應(yīng)用廣泛。同時(shí)作為光吸收材料，鈣鈦礦可被應(yīng)用作太陽能電池和光電探測(cè)器，反過來，作為發(fā)光材料，鈣鈦礦也可被應(yīng)用在發(fā)光二極管和激光上。

金屬鹵素鈣鈦礦納米晶：

金屬鹵素鈣鈦礦納米晶因其高度結(jié)構(gòu)可調(diào)性、良好的光學(xué)性質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，在半導(dǎo)體光電器件、激光、傳感、催化、能源、環(huán)境、生物等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，激起了科研工作者和企業(yè)的濃厚興趣。

金屬鹵素鈣鈦礦納米晶具有熒光效率高、色純度高、光譜可調(diào)并覆蓋整個(gè)可見光波段、易合成等優(yōu)點(diǎn)。其中研究最為廣泛的兩種金屬鹵素鈣鈦礦體系是甲胺基鈣鈦礦（CH3NH3PbX3,X=Cl,Br,I）和銫基鈣鈦礦（CsPbX3）納米晶。它們?cè)诰G光波段的光學(xué)性能最佳，在同等制備條件下相比于其他波段熒光效率最高且穩(wěn)定性**。隨著合成方法的不斷改進(jìn)優(yōu)化，這兩類綠光鈣鈦礦納米晶的光學(xué)品質(zhì)日益提高（半高寬<20 nm，熒光效率可達(dá)100%），穩(wěn)定性也日益改善。

但在金屬鹵素鈣鈦礦納米晶展望中，仍存在部分問題和挑戰(zhàn)。例如，

1. 合成方法越來越多樣化，但后期分離純化過程仍然會(huì)造成產(chǎn)率較低的問題，而且，不同批次之間容易帶來質(zhì)量差異。

2. 提高長(zhǎng)期穩(wěn)定性的問題是鈣鈦礦納米晶從實(shí)驗(yàn)室走向應(yīng)用和市場(chǎng)的必經(jīng)之路。對(duì)于表面鈍化，使用氨基或烷基基團(tuán)可以有效鈍化鈣鈦礦納米晶的表面來提高熒光性能，但該類處理方法同時(shí)也會(huì)帶來熱穩(wěn)定性差的問題。對(duì)于表面包覆，不論是原位合成或后處理包覆，都會(huì)帶來在器件應(yīng)用上電子和空穴傳輸方面的折損。

3.設(shè)計(jì)形貌的多樣性，尤其是各向異性形貌，合理地排列之后，對(duì)于達(dá)到極化發(fā)光來說具有很大潛力。

4.面對(duì)大規(guī)模生產(chǎn)，來自鉛的毒性是一重要的突破點(diǎn)。新型Cs₂AgBiX₆、 Cs₃Bi₂X₉、Cs₃Sb₂X₉及其類似物的發(fā)現(xiàn)，雖解決環(huán)境友好問題，但仍有量子產(chǎn)率較低、非直接能帶、發(fā)光半峰寬較寬等不足。

5.熱穩(wěn)定性的挑戰(zhàn)。首先，易熔結(jié)的特點(diǎn)會(huì)給器件結(jié)構(gòu)的功能性帶來挑戰(zhàn)；其次，很多器件例如激光，在操作過程中會(huì)產(chǎn)生較高的溫度，隨之帶來一些材料的分解問題。MAPbBr₃鈣鈦礦納米晶的熔點(diǎn)大約為150-200℃，F(xiàn)APbI₃為290-300℃，CsPbBr₃和CsPbI₃約450-500℃。