钙钛矿材料制备中的溶剂配位效应

张欣，韩登宝，陈小梅，陈宇，常帅，钟海政

北京理工大学材料学院，工信部低维量子结构与器件重点实验室，北京 100081

1 引言

钙钛矿材料是一类新型的半导体材料，具有低成本、可溶液加工、带隙可调等特点，在太阳能电池、电致发光、激光、光电探测等领域展现出潜在应用价值1–4。研究表明，钙钛矿材料的光学性质表现出明显的尺寸和维度依赖性，其荧光量子产率、激子结合能与材料的尺寸和维度密切相关。除了尺寸和维度依赖的光学特性之外，钙钛矿材料还表现出明显的离子特性，这是钙钛矿材料区别于其他半导体材料的一个显著特点。这种离子特性使得钙钛矿材料可以在多种极性溶剂中溶解，为钙钛矿材料的制备和加工提供了极大便利。得益于钙钛矿材料的离子特性，钙钛矿材料不但可以通过研磨5,6、超声7、溶剂挥发8、沉淀9等手段实现室温制备；而且还可通过旋涂、刮涂、喷墨打印钙钛矿前驱体溶液的方法，实现从前驱物到产物的原位制备，为光电器件提供了低成本和简便的制备工艺10。

经过近10年的努力，基于钙钛矿的光电器件取得了飞速发展。例如，利用钙钛矿微晶薄膜制备的太阳能电池最高认证效率已达25.2%11，可与硅太阳能电池相媲美；与此同时，钙钛矿量子点或者具有量子阱结构的准二维钙钛矿具有非常高的荧光量子效率，在发光、显示等领域展现出应用前景12–14，一方面钙钛矿量子点光学膜已经能够满足液晶显示背光应用的需求15，另一方面，钙钛矿的电致发光器件的外量子效率也超过了20%16–18；……