高压下低维有机-无机杂化钙钛矿MAPbI3纳米立方块带隙调控及光学性能的研究

王涛，张华芳,2，毛艳丽,2*

1.河南大学,物理与电子学院与河南省新能源材料与器件国际联合研究实验室，河南 开封 475004；2.河南大学，微纳光子材料与应用研究所，河南 开封 475004)

1 引言

有机-无机杂化钙钛矿作为一种新型的太阳能电池的光吸收材料，由于其优异的光电转换效率、高量子产率、低制造成本、高吸光系数等优良特性，得到了研究者的广泛关注[1,2]。在短短的几年时间里，有机-无机卤化物钙钛矿太阳能电池的光电转换效率就从3.8%提高到25.2%[3,4]。特别地，甲基铵碘化铅(MAPbI3)作为钙钛矿家族的明星材料其研究更加广泛。在一定程度上，低维MAPbI3钙钛矿纳米晶比相应的块状材料具有更加优异的光电性能，包括良好的化学稳定性、宽光谱响应、可调的光学性能等，并且它与光电器件的带隙宽度和能级能较好地匹配[5,6]。将MAPbI3钙钛矿纳米晶的物理尺寸限制在纳米范围内，将进一步释放空间局域效应，从而实现材料较大的光谱可调性，促进光电器件的光电转化效率。

MAPbI3钙钛矿为AMX3型晶体结构[7]，CH3NH3+阳离子位于位置A，Pb原子位于位置M，I原子位于X位置。无机部分的Pb、I元素构成[PbI6]4-八面体结构，八面体各个顶点通过相互连接，A位的CH3NH3+通过氢键相互连接到八面体[PbI6]4-的空隙之中，可以扩展成周期性有序排列的三维网状结构，晶体结构如图1所示。据报道，MAPbI3钙钛矿纳米晶光学带隙的变化受八面体[PbI6]4-的影响，而且样品的光电性能与晶体结构密切相关。因此，通过改变晶体结构调控钙钛矿材料的带隙和光吸收性能，可以增强材料的光电特性[8,9]。……