第一作者：李岩秀

通讯作者：黄河、Andrey L. Rogach

通讯单位：香港城市大学

核心内容：

1. 系统总结了钙钛矿纳米晶的多种化学合成方法，具体阐述了相结构、形貌变化、表面处理、水的作用等多方面问题。

2. 深入分析了钙钛矿纳米晶的生长机理及表面配体的作用机理。

3. 详细介绍了钙钛矿纳米晶在光电器件领域的应用。

钙钛矿纳米晶简介

钙钛矿纳米晶作为新兴的一种发光材料吸引了科研工作者们在光电应用材料上极大的兴趣，具有低成本、易制备、溶液处理方便、能带在可见光范围内可精确控、超高量子产率等等优点。作为光吸收材料，钙钛矿可被应用作太阳能电池和光电探测器，反过来，作为发光材料，钙钛矿可被应用在发光二极管和激光上。

综述简介

有鉴于此，香港城市大学Prof. Andrey Rogach团队撰写了题为“金属卤素钙钛矿纳米晶的前沿进展：化学合成策略、生长机理及光电应用”的综述论文。该论文回顾总结了两三年内钙钛矿纳米晶的前沿进展，涉及到合成方法、生长机理、光学性能及应用这几方面。其中，重点在于总结在合成方法、形貌控制、增加稳定性的方法（比如直接在水中合成钙钛矿）、生长机理方面取得的飞速进展，随后，也以发光二极管为代表讨论了目前的钙钛矿纳米晶在光电器件应用上的表现，同时，也涉及到了在太阳能电池、激光、光电探测器方面的应用。

图1：ABX₃钙钛矿纳米晶的基本晶体结构（a）、光学性能（b）、合成方法（c）（d）。

在展望中，论文详细讨论了现阶段的几个前沿课题中仍然存在的问题和挑战。例如，

1. 合成方法越来越多样化，但后期分离纯化过程仍然会造成产率较低的问题，而且，不同批次之间容易带来质量差异。

2. 提高长期稳定性的问题是钙钛矿纳米晶从实验室走向应用和市场的必经之路。对于表面钝化，使用氨基或烷基基团可以有效钝化钙钛矿纳米晶的表面来提高荧光性能，但这类处理方法同时也会带来热稳定性差的问题。对于表面包覆，不论是原位合成或后处理包覆，都会带来在器件应用上电子和空穴传输方面的折损。

图2：不同的表面处理手段对于钙钛矿纳米晶光学稳定性的影响。

3. 设计形貌的多样性，尤其是各向异性形貌，合理地排列之后，对于达到极化发光来说具有很大潜力。

4. 面对大规模生产，来自铅的毒性一直是毫无疑问的突破点。新型Cs₂AgBiX₆、 Cs₃Bi₂X₉、Cs₃Sb₂X₉及其类似物的发现，在解决环境友好问题上出现转机，虽然目前得到的产物尚不完美：量子产率较低、非直接能带、发光半峰宽较宽。

5. 热稳定性也是另一个未来应用中即将面对的巨大挑战。首先，易熔结的特点会给器件结构的功能性带来巨大挑战；其次，很多器件例如激光，在操作过程中会产生较高的温度，随之而来的就是材料的分解问题。MAPbBr₃ 钙钛矿纳米晶的熔点大约为150-200℃，FAPbI₃为290-300℃，CsPbBr₃和CsPbI₃约450-500℃。

图3：钙钛矿纳米晶在发光二极管上的应用前沿进展。

课题组网站：

更多研究成果请参考Prof. Andrey Rogach课题组主页Nanocrystal Group：

http://personal.cityu.edu.hk/arogatch/main-page.htm

参考文献：

Y. Li et al., Materials Today, (2019), 

https://doi.org/10.1016/j.mattod.2019.06.007