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、納米顆粒、空穴傳輸材料、納米晶、半導體聚合物、超分子材料、過渡金屬配合物、化學試劑、化學原料藥等一系列產(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，使其在光電應(yīng)用材料上應(yīng)用廣泛。同時作為光吸收材料，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、良好的光學性質(zhì)等優(yōu)點，在半導體光電器件、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)并覆蓋整個可見光波段、易合成等優(yōu)點。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。它們在綠光波段的光學性能最佳，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優(yōu)化，這兩類綠光鈣鈦礦納米晶的光學品質(zhì)日益提高（半高寬<20 nm，熒光效率可達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. 提高長期穩(wěn)定性的問題是鈣鈦礦納米晶從實驗室走向應(yīng)用和市場的必經(jīng)之路。對于表面鈍化，使用氨基或烷基基團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也會帶來熱穩(wěn)定性差的問題。對于表面包覆，不論是原位合成或后處理包覆，都會帶來在器件應(yīng)用上電子和空穴傳輸方面的折損。

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

4.面對大規(guī)模生產(chǎn)，來自鉛的毒性是一重要的突破點。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)的特點會給器件結(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大約為150-200℃，F(xiàn)APbI₃為290-300℃，CsPbBr₃和CsPbI₃約450-500℃。