在过去几年内,三维晶格结构的有机-无机复合钙钛矿材料由于其优异的光电性能,成功地应用于不同的光电器件并取得了不错的器件性能。然而,大部分的三维钙钛矿材料在水、氧条件下会发生分解,并进一步劣化器件性能。低维晶格结构钙钛矿材料,尤其是层状结构钙钛矿材料,由于其疏水的有机长链基团和高的激子结合能使得其表现出更好的环境稳定性,在光电器件应用方面有更明显的潜力和优势。由于低维晶格结构钙钛矿材料特殊的光电性能,基于其的光电器件获得一系列突破性研究成果。为了更好地了解低维晶格结构钙钛矿材料目前的研究现状并揭示未来的研究方向和路径,因此对低维晶格结构钙钛矿材料在光电器件最新的研究进展做系统的总结显得尤为紧迫并重要。
基于此,中国科学院半导体研究所游经碧研究员课题组对兴起的低维晶格结构金属卤素钙钛矿材料的结构、性能和光电器件应用做了系统地总结,并简单地介绍并讨论了目前遇到的问题和未来的发展方向。
三维晶格结构的钙钛矿材料通常具有ABX3的结构,通过A、B位置的离子或者有机基团替代就可以形成低维晶格结构钙钛矿材料,这些特殊的晶格结构导致低维钙钛矿材料具有独特的光电性能,如可变的光学带隙、较大的激子结合能、多重量子阱的结构和限制效应、各向异性的载流子传输性能等。这些优异的光学和电学性能使得低维晶格结构的钙钛矿材料在不同的光电器件方面有广泛的应用。在本文中主要介绍了低维钙钛矿材料在太阳能电池、发光二极管、光电探测器、激光器和白光照明等方面的最新的研究进展和结果。最后,对于低维晶格结构钙钛矿材料目前遇到的问题和未来的发展方向做了简单的总结和讨论,对未来关于低维钙钛矿的研究和发展具有重要的指导意义。