第二章 鈣鈦礦材料的合成與制備

2.1 引言

金屬鹵化物鈣鈦礦材料在1893 年首次被報道[1] ,但直到20 世紀90 年代,它們才受到科學界和工程界的關注。 2012年研究人員開始大量報道鈣鈦礦材料在太陽能電池方面的應用。這類材料表現出極高的電荷傳輸特性,基于鈣鈦礦的單電池光伏器件的效率在較短時間內超過23% 。令人意外的是,鈣鈦礦被證明不僅可以分離電荷從而光致發電,而且也可以反過來聚集電荷電致發光( electroluminescence,簡稱EL) 。鈣鈦礦材料的非輻射復合相對較低,意味著它們可能比較節能,而且它們的顏色純度很高。目前鈣鈦礦的報道大部分集中于電致發光與太陽能電池,晶體管與傳感器也偶有報道(圖2. 1)。

圖2. 1 鈣鈦礦材料的應用: (a) 太陽能電池;(b) 發光二極管

但是,三維鈣鈦礦結構熒光量子效率低,其中有兩個關鍵的限制因素: ① 體缺陷導致的非輻射復合;② 較低的激子結合能使得電子空穴復合速率較低。為了解決上述問題,研究人員通過合成策略將大塊鈣鈦礦材料轉化為納米晶,極大降低了鈣鈦礦材料中的電子缺陷密度,顯著提高了鈣鈦礦薄膜的熒光量子效率。但是由于有機陽離子或配體的引入、維度的降低,使得薄膜的導電性下降,不利于發光器件的制備。