美国西北大学Samuel I. Stupp、麻省理工学院William A. Tisdale等报道了通过对一系列二维杂化钙钛矿材料进行掺杂，其中具体通过萘基有机物四氯-1,2-苯醌TCBQ（tetrachloro-1,2-benzoquinone）和无机铅卤化二维钙钛矿间隔实现。对于其中n=1的钙钛矿材料，通过给电子作用较强的TCBQ进行掺杂形成有机微区，实现了对材料1s激子结合能的调控，结果显示这种电子相互作用实现了激子结合能的静电屏蔽，结构、光学表征结果虽然层间距由于引入层间分子得以提高，但是无机钙钛矿材料晶格并未受到明显的改变。

本文要点：

（1）

通过这种有机分子插入到二维杂化钙钛矿材料的层中，并且层间的TCBQ分子和萘基阳离子之间的电荷传输不受到热力学限制，因此二维钙钛矿材料中的Pb-I结构并未受到影响。在对一系列不同的钙钛矿材料中考察TCBQ的掺杂作用过程中，作者发现有机阳离子的堆叠结构在形成阴阳离子电荷转移体中起到关键作用，本方法通过调节介电环境，实现了对激子结合能的调控，并改善了钙钛矿器件的光伏性能。

本文中具体对不同萘环结构的7种有机阳离子进行测试，在萘环上分别测试了无取代基/甲氧基取代的情况，考察了萘环和胺基间不同烷基链长度的影响，结果显示了有机阳离子对钙钛矿晶格中铅卤八面体排列结构有一定影响。作者发现对钙钛矿中掺杂不同浓度的TCBQ，激子结合能会变化，当加入0.2倍量左右的时候，激子结合能会产生约150 meV的变化。此外，作者考察了不同TCBQ掺杂量作用中，不同温度钙钛矿材料紫外-可见吸收光变化情况。此外，考察了掺杂TCBQ对钙钛矿荧光强度的影响，显示了高达50 %的激子结合能降低。

参考文献

James V. Passarelli, Catherine M. Mauck, Samuel W. Winslow, Collin F. Perkinson, Jacob C. Bard, Hiroaki Sai, Kristopher W. Williams, Ashwin Narayanan, Daniel J. Fairfield, Mark P. Hendricks, William A. Tisdale* & Samuel I. Stupp*

Tunable exciton binding energy in 2D hybrid layered perovskites through donor–acceptor interactions within the organic layer, Nature Chem. 2020

DOI：10.1038/s41557-020-0488-2

https://www.nature.com/articles/s41557-020-0488-2