二维钙钛矿MAPbI3的生长及光学性能研究文献综述

 2022-01-05 08:01

全文总字数:6449字

文献综述

文 献 综 述摘要:近年来,以甲胺基铅卤化物钙钛矿为代表的有机金属卤化物钙钛矿材料由于其载流子迁移率高、载流子扩散长度大、光学吸收系数高,表现出优异的光电和电学性质,在太阳能电池、发光二极管、光探测器以及场效应晶体管等光电领域具有广阔的应用前景,从而引起了国内外广泛的研究兴趣。

本文将对卤素钙钛矿材料的结构、制备和应用进行简单的阐述。

01 卤素钙钛矿材料简介 钙钛矿是指CaTiO3矿物,也指所有具有钙钛矿三维晶体结构的所有材料;卤素钙钛矿(ABX3)则特指以卤素或者拟卤素为配位阴离子的钙钛矿材料。

第一类是碱金属卤化物钙钛矿,它主要是由X卤素阴离子(Cl-, Br-, I-)和一价阳离子(Na , K , Rb , Cs 或氨类芳香族)与二价 M2 (Be2 , Mg2 , Ca2 , Ba2 , Pb2 , Fe2 , Co2 , Ni2 , Zn2 , Ge2 , Sn2 )组成。

第二类是有机金属卤化物钙钛矿,它主要是由X卤素阴离子(Cl-, Br-, I-)和有机一价阳离子(氨类芳香族)与二价M2 (Be2 , Mg2 , Ca2 , Ba2 , Pb2 , Fe2 , Co2 , Ni2 , Zn2 , Ge2 , Sn2 )组成。

02 有机金属卤化物钙钛矿晶体结构 以典型的CH3NH3PbI3晶体结构为例,从图1中可以看到有机金属卤化物钙钛矿晶体的结构:(1)Pb2 与相邻位的六个I-配位形成[PbI64-]八面体的空间结构,Pb2 占据八面体的中心位置。

这一结构通过共用顶点I-进行连接,最终形成长程有序的三维网状结构;(2)CH3NH3 位于八面体的间隙位置,通过氢键与无机的钙钛矿层相连接,用以平衡电荷。

03 铅卤钙钛矿纳米材料制备方法 钙钛矿纳米材料制备方法有很多,按照按照反应步骤又可分为一步法和两步法;钙钛矿合成原料通常为 AX 及BX2,其中一步法指将两者直接反应得到钙钛矿纳米材料,两步法指先合成 BX2(通常为 PbI2)前驱体纳米材料,再将其进一步与 AX 转化成为钙钛矿。

3.1一步法 一步法通过将钙钛矿原料直接进行反应生成相应纳米材料,操作简单方便,是常用的合成方法。

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