综述:卤化物钙钛矿中的八面体单元

【字体: 时间:2025年02月11日 来源:Nature Reviews Chemistry

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  这篇综述深入探讨了金属卤化物钙钛矿(ABX3)中八面体单元(B-X6)的结构调控对材料光电性能及器件应用的深远影响。通过系统分析八面体构型与晶体稳定性、载流子传输、器件性能(如光伏PV、发光二极管LED)的关联,为开发高性能钙钛矿光电器件提供了理性设计策略。

  

八面体单元:卤化物钙钛矿的功能核心

金属卤化物钙钛矿(ABX3)凭借其独特的八面体[B-X6]单元(尺寸5?6 ?),成为光电器件领域的新星。这一由B位金属阳离子与X位卤素阴离子构成的八面体,直接决定了材料的带隙、激子结合能和载流子迁移率等关键参数。

构型调控与性能关联

通过旋转、扭曲或化学取代(如Sn2+/Pb2+替换)改变八面体倾角(tilt angle),可显著调控钙钛矿的相变温度和缺陷态密度。例如,CsPbI3中八面体收缩会诱导从立方相到正交相的结构转变,进而影响其光伏转换效率(PCE)。

先进表征与设计策略

同步辐射X射线吸收谱(XAS)和冷冻电镜(cryo-EM)能精准解析八面体局部畸变。通过界面工程(如引入长链铵盐)或维度调控(2D/3D异质结构),可定向优化八面体稳定性,使钙钛矿太阳能电池(PSC)的T80寿命突破1000小时。

挑战与展望

当前研究尚未完全揭示八面体动力学(如卤素迁移)与器件退化机制的关系。未来需开发原位表征技术,并建立“八面体参数-器件性能”数据库,推动钙钛矿在X射线探测器(X-ray detector)和量子点发光二极管(QLED)中的商业化应用。

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