摘要隨著能源被不斷的消耗，開發(fā)出高效的能源催化劑變得迫在眉睫。在能源轉(zhuǎn)換核心反應(yīng)OEE/ORR中由于動(dòng)力學(xué)因素的制約，使得很多能源技術(shù)難以應(yīng)用于商業(yè)化的生產(chǎn)活動(dòng)中來。近些年來鈣鈦礦材料因結(jié)構(gòu)可控、組成元素豐富等優(yōu)點(diǎn)而成為電催化領(lǐng)域的熱點(diǎn)方向。本文從鈣鈦礦材料的結(jié)構(gòu)、研究現(xiàn)狀、催化機(jī)理、合成、制備方法出發(fā)，主要以CsPbBrI2鈣鈦礦量子點(diǎn)的合成工藝為例，分別介紹鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)和制備過程。詳細(xì)研究采用熱注入法來制備鈣鈦礦量子點(diǎn)的工藝流程，通過優(yōu)化制備工藝，獲得了單分散性好、發(fā)光效率高的鈣鈦礦量子點(diǎn)。最后討論CsPbBrI2鈣鈦礦在光電領(lǐng)域的應(yīng)用，為鈣鈦礦材料的應(yīng)用發(fā)展提供參考。關(guān)鍵詞：鈣鈦礦材料；合成；光電領(lǐng)域引言21世紀(jì)以來，人們?cè)诠怆娮硬牧吓c器件、光學(xué)工程、微電子與電子學(xué)等領(lǐng)域的綜合產(chǎn)業(yè)更是有了飛速的發(fā)展。同時(shí)，經(jīng)過多年發(fā)展，我國(guó)顯示產(chǎn)業(yè)也已成為全球重要組成部分[1]。經(jīng)過一個(gè)世紀(jì)的研究發(fā)現(xiàn)，鈣鈦礦材料在載流子壽命、擴(kuò)散長(zhǎng)度、發(fā)光效率、帶寬調(diào)節(jié)的巨大優(yōu)勢(shì)，且其在光催化領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用，作為一種新型半導(dǎo)體材料，因此人們開始圍繞鈣鈦礦材料功能化展開研究，使它已成為材料研究的熱門領(lǐng)域之一。鈣鈦礦材料包括許多類型，在眾多功能材料領(lǐng)域都具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值[2]。之后，鈣鈦礦被定義為與CaTiO3具有相似晶體結(jié)構(gòu)的化合物。以鈣鈦礦材料成分為劃分依據(jù)，主要包括氧化物鈣鈦礦（如CaTiO3）和鹵化物鈣鈦礦（如CaPbBr3）。鈣鈦礦材料能通過簡(jiǎn)單工藝方法生長(zhǎng)處二維納米片、三維大尺寸單晶等結(jié)構(gòu)，且各種結(jié)構(gòu)易合成、功能可調(diào)被廣泛用于發(fā)光二極管（LED）、高性能太陽(yáng)能電池中[3]。因此也更加印證了鹵化物鈣鈦礦在光電探測(cè)器、顯示技術(shù)及照明領(lǐng)域的巨大潛力。由此人們開始對(duì)這種鈣鈦礦活性材料應(yīng)用進(jìn)行光電系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及其性能的深入研究。一、鈣鈦礦材料的合成方法（一）鈣鈦礦材料簡(jiǎn)介鈣鈦礦是一類名稱取自同名礦物鈣鈦礦（CaTiO3）的化合物，除了CaTiO3，還有BiFeO3、CsPbl3等也存在這一結(jié)構(gòu)。它是一種具有立方晶體結(jié)構(gòu)的復(fù)合金屬氧化物。典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。紅色球體代表X位置，通常為O或鹵素，位于立方體的邊緣；中心藍(lán)色球體代表A，通常是具有大離子半徑（>0.09nm）的稀土、堿金屬元素或鑭系元素，位于立方體中心，與12X配位；頂角的黃色球體代表B，通常是離子半徑?。?gt;0.050nm）的過渡金屬元素，如Al和Sn，位于立方體頂角，與6O配位。鈣鈦礦作為催化劑，具有性質(zhì)穩(wěn)定，易于回收，無二次污染，成本低廉等特點(diǎn)[4]。圖1鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)示意圖（二）鈣鈦礦材料合成方法1.化學(xué)氣相沉積法化學(xué)氣相沉積（CVD）的方法是鈣鈦礦晶體的原料是一種反應(yīng)性材料，通過高溫、破裂等方式蒸發(fā)并上升到氣相，然后氣體分子可以相互作用。一些通過化學(xué)反應(yīng)或直接冷卻冷凝并結(jié)晶成晶體。該方法具有應(yīng)用范圍廣、結(jié)晶度高、小顆粒雜質(zhì)少的優(yōu)點(diǎn)，但由于沉降速率低、設(shè)備要求高、制備工藝復(fù)雜和環(huán)境污染，難以大規(guī)模生產(chǎn)?；瘜W(xué)氣相沉積可分為一步氣相沉積和兩步氣相淀積。一步氣相沉積方法通?；趦煞N源（固體金屬和有機(jī)鹵化物）在真空中的共蒸發(fā)，其中蒸汽混合物在基材上冷凝（通常在室溫下）生成鈣鈦礦，如圖2所示。有學(xué)者采用雙前驅(qū)體源，將反應(yīng)物PbCl2粉末和CH3NH3Cl同時(shí)放入化學(xué)氣相沉積管式爐，PbCl2粉末放置在爐心，熔點(diǎn)較低的CH3NH3Cl放在距上游6cm左右，在反應(yīng)物下游放置一排云母基底，溫度控制在約370℃，在低壓氬氣環(huán)境下生長(zhǎng)得到CH3NH3PbCl3鈣鈦礦薄膜[5]。與單源蒸發(fā)相比，雙源共蒸發(fā)提供了更多的沉積控制，蒸發(fā)的前驅(qū)體的性質(zhì)控制鈣鈦礦的沉積，基板也起著重要的作用。圖2一步合成法合成的綠光鈣鈦礦量子點(diǎn)和紅光鈣鈦礦量子點(diǎn)[6]在化學(xué)氣相沉積法的兩個(gè)步驟中，第一步是通過化學(xué)氣相淀積收集金屬鹵化物納米顆粒，第二步是氣體反應(yīng)階段，其中有機(jī)分子與金屬鹵化物納米微粒相互作用形成鈣鈦礦。通過電子傳播方法制備的鈣膜的長(zhǎng)度是通過傳統(tǒng)溶液制備的膜鈣膜的兩倍。此外，兩步沉積法的第一步也可以使用金屬氫化物晶體沉積溶液，第二步是通過化學(xué)反應(yīng)使用化學(xué)煙霧沉積來獲得二維鈣鈦礦。該方法結(jié)合了液相法和氣相法來制備二維鈣化材料。有學(xué)者采用此方法制備了二維CH3NH3PbI3鈣鈦礦納米薄片。將飽和的PbI2水溶液澆鑄到基板上，然后在升高溫度加熱基板，在此過程中二維PbI2納米片將成核。隨后，氣相沉積使CH3NH3I分子進(jìn)入PbI6八面體層的區(qū)間位置形成了二維CH3NH3PbI3鈣鈦礦納米薄片。生成的CH3NH3PbI3鈣鈦礦仍然保持二維片狀結(jié)構(gòu)，表明氣相轉(zhuǎn)換前后形貌保持良好[6]。2.溶液法溶液法是將鈣鈦礦反應(yīng)物原料包括有機(jī)胺鹽、金屬鹵化物溶解在適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑中，在范德華、配位鍵和氫鍵的共同作用下，產(chǎn)生強(qiáng)烈的自組裝傾向，然后通過一定手段使溶液過飽和，當(dāng)溶液中鈣鈦礦的局部濃度超出其溶解度時(shí)，鈣鈦礦晶體便從溶液中析出[7]。液相法是制備二維鈣鈦礦最為常見的方法，其操作簡(jiǎn)單、成本低廉。使溶液過飽和的方法一般是通過減少溶劑，一般采用高溫使溶劑蒸發(fā)，也可以加反溶劑降低溶質(zhì)溶解度，或通過壓縮氣體的噴射，在室溫或接近室溫的條件下提取前驅(qū)體溶劑，除去任何一種溶劑都會(huì)導(dǎo)致前驅(qū)體溶液濃度增加，使其趨于（或超過）飽和。為了控制溶液前驅(qū)體形成的均勻、全覆蓋的固相薄膜的生長(zhǎng)，通常需要在襯底上有非均勻的核，而不是在膠體粒子上有非均勻的成核或均勻的成核，這樣會(huì)導(dǎo)致薄膜的不完全覆蓋。此外，考慮到鈣鈦礦“營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)”在前驅(qū)體膜中的數(shù)量是有限的，因此，希望在襯底上有高密度的非均質(zhì)核，以形成均勻的、全覆蓋的薄膜。得到的薄膜可能是細(xì)顆粒的，需要進(jìn)一步的顆粒生長(zhǎng)處理，否則，低核密度將導(dǎo)致有限數(shù)量的核生長(zhǎng)，這些核可能永遠(yuǎn)不會(huì)結(jié)合，因?yàn)榍绑w膜中的“營(yíng)養(yǎng)”已經(jīng)耗盡[8]。這種不連續(xù)的形態(tài)在薄膜電子設(shè)備中通常是不利的，因?yàn)橄噜彽膶涌赡芡ㄟ^裸露的點(diǎn)相互接觸，導(dǎo)致不必要的泄漏電流。3.剝離法剝離是一種制備二維納米材料的經(jīng)典手段，通過引入配體分子將三維塊狀鈣鈦礦材料破碎成二維納米材料。這種破碎的方法是將鈣鈦礦粉末加入到帶有油酸、油胺等混合配體的非極性溶劑中，然后通過機(jī)械或者聲波等輔助手段，直接制備出二維鈣鈦礦納米材料[9]ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA。4.膠體合成法膠體合成法合成是另一種常用于制備二維鈣片和沉淀蒸汽溶液的方法。Bekenstein等人通過客戶服務(wù)使用混合溶劑（即十八烷基、油酸和油酸胺的混合物）將溶液注入PbBr2溶液中，成功制造了Cspbr3納米芯片。此外，還可以通過陰離子交換設(shè)置cspbi3和cspbcl3納米芯片。然而，芯片尺寸為200-300納米，無法滿足設(shè)備設(shè)置要求。三星cspbr3納米5微米納米板是利用油酸的CS原生動(dòng)物溶液，在短時(shí)間內(nèi)加入配體而獲得的。5.水熱合成法水熱合成法是一種以水或其他有機(jī)溶液作為溶劑，將原料加入到高壓容器中經(jīng)過溶解、結(jié)晶處理后制得產(chǎn)物的方法。這種方法可以保證樣品不受污染、防止蒸發(fā)損失和有毒物質(zhì)的揮發(fā)，除此之外還可以通過改變反應(yīng)時(shí)間、溫度、前驅(qū)體的溶液性質(zhì)等制備條件，使制備所得的鈣鈦礦催化劑具有特定的形貌和晶面結(jié)構(gòu)[10]。因?yàn)檫@一特性，近年來關(guān)于改變水熱合成法反應(yīng)條件對(duì)鈣鈦礦氧化物催化劑的表面表征的影響也受到了廣泛關(guān)注和研究。水熱合成法制備的鈣鈦礦催化劑很少出現(xiàn)顆粒聚集現(xiàn)象，并且催化劑的結(jié)晶度、形貌、粒度等屬性都可以處于控制之中。（三）鈣鈦礦材料光電特性二維層狀鈣鈦礦的光電特性主要包括兩方面：（1）二維鈣鈦礦打破了傳統(tǒng)鈣鈦礦晶體的對(duì)稱性結(jié)構(gòu)，具有較大的激子結(jié)合能和帶隙，兩者都受到n和有機(jī)陽(yáng)離子配體R的影響。隨著n的增加，二維鈣鈦礦的激子結(jié)合能降低、帶隙減小，形成較寬的吸收。通常情況下，當(dāng)n≤2時(shí)，由于量子限域效應(yīng)，鈣鈦礦具有很強(qiáng)的激子行為，室溫下有較高的光致發(fā)光量子效率，適合應(yīng)用于發(fā)光領(lǐng)域，但較窄的吸收和較大的激子結(jié)合能會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)大的電位損失，使他們不適合光伏發(fā)電領(lǐng)域。圖3二維鈣鈦礦材料中的量子阱結(jié)構(gòu)相反，當(dāng)n≥3時(shí)，鈣鈦礦具有較低的激子結(jié)合能、較小的帶隙，激子成為自由移動(dòng)的載流子，可以通過晶格自由擴(kuò)散ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Zhang</Author><Year>2017</Year><RecNum>337</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[82]</style></DisplayText><record><rec-number>337</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="xa9zdddrn59twde0d2o55d2h00fr2w0t2t05"timestamp="1588736432">337</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Zhang,Qing</author><author>Su,Rui</author><author>Du,Wenna</author><author>Liu,Xinfeng</author><author>Zhao,Liyun</author><author>Ha,SonTung</author><author>Xiong,Qihua</author></authors></contributors><titles><title>AdvancesinSmallPerovskite-BasedLasers</title><secondary-title>SmallMethods</secondary-title></titles><periodical><full-title>SmallMethods</full-title></periodical><volume>1</volume><number>9</number><section>1700163</section><dates><year>2017</year></dates><isbn>23669608</isbn><urls></urls><electronic-resource-num>10.1002/smtd.201700163</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[7]，從而擴(kuò)大了可見光區(qū)的光吸收，表明它們適合于光能轉(zhuǎn)換。所以通過改變n和R可以對(duì)二維鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)進(jìn)行一個(gè)合理調(diào)諧；（2）二維金屬鹵化物涂層材料的遷移率適中，載流子壽命可達(dá)數(shù)百納秒甚至微秒，電子腔擴(kuò)展長(zhǎng)度可達(dá)微米級(jí)。這種優(yōu)良的光電能來自低密度或表面張力。二維金屬鹵化物鈣鈦礦是半導(dǎo)體的直接分裂，無論其厚度如何，其高吸收系數(shù)導(dǎo)致高光致發(fā)光產(chǎn)率[11]。二、鈣鈦礦材料CsPbBrI2量子點(diǎn)合成工藝從目前為止情況來看，研究人員通過多年的時(shí)間探索并且進(jìn)行了大量研究開發(fā)出來的CsPbBrI2量子點(diǎn)的合成技術(shù)方法主要有三類，其中本文詳細(xì)敘述了“熱注入法”的流程，簡(jiǎn)要闡述了“配體輔助再沉淀法”和“離子交換法”的流程。相比較來看，使用“熱注入法”制備量子點(diǎn)對(duì)于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件的要求是比較嚴(yán)格的，實(shí)驗(yàn)流程也相對(duì)繁瑣。但是在穩(wěn)定性、純度以及光電學(xué)等性能上“熱注入法”制備的量子點(diǎn)均具有一定的優(yōu)勢(shì)。目前的研究工作中，研究者多數(shù)是采用"熱注入法"以獲得穩(wěn)定高效的CsPbBrI2量子點(diǎn)。熱注入法主要用于原料加工，通過將不能溶解于十八烯溶液中的前驅(qū)體溶液迅速地從某種高溫下直接加熱注入而得到量子點(diǎn)原液可直接溶于某低溫或高熔點(diǎn)的有機(jī)溶劑。制備系統(tǒng)如圖3所示：圖3CsPbBrI2鈣鈦礦量子點(diǎn)熱注入法制備圖（一）實(shí)驗(yàn)主要試劑表1主要有機(jī)試劑試劑名稱規(guī)格（%）化學(xué)式生產(chǎn)廠商溴化鉛99.999PbBr2AlfaAesar公司碘化鉛99.9985PbI2AlfaAesar公司碳酸銫99.9CsCO3阿拉丁試劑公司1-十八烯（ODE）90C18H36阿拉丁試劑公司油酸（OA）90C18H34O2阿拉丁試劑公司油胺（OAm）70C18H37N阿拉丁試劑公司（二）CsPbBrI2量子點(diǎn)的合成1.前驅(qū)液制備通過油酸（OA）和碳酸銫（CsCO3）在氬氣的作用下反應(yīng)生成碳酸銫前驅(qū)液。具體步驟如圖4所示：22.5ml油酸（OA）30ml1-八?。∣DE）0.8g碳酸銫（CsCO3）氬氣真空泵溫度計(jì)攪拌加熱140℃30分鐘后氬氣真空泵溫度計(jì)關(guān)閉閥門，抽真空，沖氬氣反復(fù)三次油酸銫（CsCO3）二氧化碳(CO2)油酸銫前驅(qū)液（氬氣環(huán)境下保存）多次抽放氣體，不再有氣泡且溶液澄清圖4前驅(qū)液制備示意圖另外，需要注意的是以下兩點(diǎn)：加熱至140℃的主要目的是讓體系中的水分汽化。多次抽放氣使得不再有氣泡且容，其目的是為了去除多余的水分、氧氣(O2)和二氧化碳(CO2)。2.注入法制備將1-十八烯(ODE)、碘化鉛(PbI2)和的溴化鉛(PbBr2)加入到三頸燒瓶進(jìn)行反應(yīng)，在氬氣、表面活性劑及前驅(qū)液的作用下，制備得到CsPbX3量子點(diǎn)的原液。如圖5所示熱注入法的具體流程圖：反應(yīng)5反應(yīng)5秒用電動(dòng)注射器快速抽取5ml油酸銫前驅(qū)液注入三頸燒瓶中的溶液逐漸變成了淡淡紅色通入氬氣，同時(shí)加入油酸(OA)和油胺(OAM)各6ml,以及6ml三正辛基膦(TOP)形成一種澄清透明的液體真空下加熱至120℃溫度控制在140℃~200℃將60ml1-十八烯(ODE)、0.578g碘化鉛(PbI2)和0.24g的溴化鉛(PbBr2)加入到三頸燒瓶打開三頸燒瓶放入冰水浴中進(jìn)行冷卻，制得CsPbX3量子點(diǎn)的原液加入過量的1-十八烯（ODE）溶液適當(dāng)加熱圖5熱注入法的具體流程圖在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中要注意：真空條件下，加熱至120℃其主要目的是為了去除體系中多余水分和氧氣（O2）。油酸(OA)、油胺(OAM)及三正辛基膦(TOP)作為表面化學(xué)活性劑幫其將二氧化碳完全溶解冰水浴進(jìn)行冷卻其目的是便于暫停實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,加入過量的十八烯到原液中，并進(jìn)行加熱,其目的是方便供原料提純。3.高速離心CsPbX3量子點(diǎn)原液在乙酸乙酯提取劑的作用下高速離心得到CsPbX3量子點(diǎn)。流程如下圖6。CsPbXCsPbX3量子點(diǎn)原液180ml乙酸乙酯CsPbX3量子點(diǎn)轉(zhuǎn)速8000rpm,離心1分鐘圖6高速離心具體流程圖（三）CsPbBrI2量子點(diǎn)的表征圖7是保持穩(wěn)定的是CsPbBrI2量子點(diǎn)墨汁(在一定的化學(xué)溫度下可以進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)5s后通過加熱溶液制備)，由于它是采用有機(jī)配體把墨汁溶液化的方法加熱制備的這種量子點(diǎn)墨汁在其表面已經(jīng)幾乎達(dá)到了完全飽和，容易分散地溶到有機(jī)溶劑中。在強(qiáng)烈的自然光光線照射下,粉末狀的樣品為淡淡的紅或暗紅色，在紫外燈的照射激發(fā)下，粉體或者紅色樣品通常都會(huì)呈現(xiàn)具有明顯的紅色熒光光線輻射。圖7CsPbBrI2量子點(diǎn)墨汁圖8CsPbBrI2量子點(diǎn)X衍射圖鈣鈦礦材料在光電領(lǐng)域的應(yīng)用（一）鈣鈦礦材料在LED中的應(yīng)用1.鈣鈦礦發(fā)光二極管的原理當(dāng)偏壓程度達(dá)到某種取值時(shí)，鈣鈦礦發(fā)光二極管(PeLEDs)，將會(huì)開始產(chǎn)生作用機(jī)制，利用發(fā)光層中的陽(yáng)極和陰極的電子混合物(產(chǎn)生激子)，離子通過輻射反射回到基本狀態(tài)，導(dǎo)致光子發(fā)光，發(fā)光波長(zhǎng)的長(zhǎng)度是依據(jù)發(fā)光二極管中的帶隙的取值決定(能夠有效的調(diào)節(jié)鹵素離子類型和晶體顆粒大小加以控)。需要引起我們關(guān)注的是，對(duì)于之前固有的LED器件來說，鈣鈦礦發(fā)光二極管PeLEDs所使用的發(fā)光源材料有著水平非常高的色純度，資金成本更少，而且能夠采用溶液處理的辦法，是一種全新的MHPs材料。圖9具體展示的是鈣鈦礦薄膜的光致發(fā)光及PeLEDs器件的電致發(fā)光作用原理。圖9鈣鈦礦發(fā)光二極管發(fā)光原理REF_Ref31346\r\h[13]2.鈣鈦礦材料LED的研究現(xiàn)狀發(fā)射的光譜帶和控制所釋放的光的可能性，不僅可以為照明領(lǐng)域發(fā)揮積極的影響，而且在顯示領(lǐng)域的作用也是至關(guān)重要的。而對(duì)于這種類型的量子點(diǎn)來說，一方面可以進(jìn)行電致發(fā)光的作用，另一方面還可以進(jìn)行光致發(fā)光的作用。它的作用原理是能夠產(chǎn)生發(fā)光二極管（LEDs），在這兩種模式的作用下，最終形成LEDs。在產(chǎn)生白光LEDs期間，對(duì)于全無機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)的構(gòu)造而言，應(yīng)該采用豐富多彩的鹵素結(jié)構(gòu)。因此，有必要避免鈣鈦礦有機(jī)量子點(diǎn)與不同組分的鹵素之間的陰離子交換。我的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)首先將綠色應(yīng)用于藍(lán)色芯片，然后將紅色化合物應(yīng)用于藍(lán)色晶片，然后真空干燥以制備白色LED。與原子基燈泡相比，原子基燈泡具有比原子基燈泡更好的質(zhì)量和性能，但其制造條件更嚴(yán)格。在之后的發(fā)展中，Song研究小組REF_Ref31487\r\h[11]主要著重于研究它產(chǎn)生的效率以及在運(yùn)用過程當(dāng)中的平穩(wěn)性。不可否認(rèn)的是，要想使得LEDs提高效率，量子點(diǎn)發(fā)光層的PLQY是有效的參數(shù)表參考，遺憾的是它的參數(shù)通常都低于標(biāo)準(zhǔn)值。這是一種量子點(diǎn)薄膜自猝滅的現(xiàn)象，解決這個(gè)問題的辦法是用聚合物封裝、外延保護(hù)層等。其他研究學(xué)者的研究成果就是，充分發(fā)揮聚乙烯亞胺的作用，有效的合成了量子點(diǎn)，使其在薄膜中的成分構(gòu)造有效的鈍化。一方面利用CsPb(Br/I)3產(chǎn)生LEDs，外量子效率的占比是百分之六點(diǎn)三，另一方面利用CsPbI3量子點(diǎn)薄膜產(chǎn)生LEDs，外量子效率的占比是百分之七點(diǎn)二五。全無機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)LED與熒光粉和鎘系量子點(diǎn)LED相比，全無機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)LED在寬色域方面有非常明顯的優(yōu)點(diǎn)。3.鈣鈦礦材料LED面臨的問題與挑戰(zhàn)不可否認(rèn)的是，PeLEDs有較高水平的光電性能，而且在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中不斷的更新迭代，只是還有很多需要完善的地方。首先，以PeLEDs為構(gòu)造的器件，并不平穩(wěn)，極易發(fā)生變化。造成這種現(xiàn)象的客觀因素總結(jié)如下：（1）對(duì)于鈣鈦礦材料而言，本來就非常不平穩(wěn)，極易發(fā)生變化，尤其是和水以及氧氣的有效結(jié)合，成分更容易發(fā)生改變；（2）在它的所有構(gòu)造中，無法合理的匹配能級(jí)，也就是說，無法使得電子空穴的作用發(fā)揮到極致，不能有效的平衡；（3）對(duì)于溶液法制備薄膜而言，不能達(dá)到最高標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量，孔洞的出現(xiàn)不計(jì)其數(shù)，很容易造成發(fā)光猝滅的現(xiàn)象；（4）電極方面，與氧氣結(jié)合過度的氧化現(xiàn)象的出現(xiàn)，主要是其中的金屬成分很容易產(chǎn)生過度的氧化現(xiàn)象，最終使得導(dǎo)電性不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)水平，注入無法有效完成；（5）當(dāng)偏置電壓達(dá)到一定水平時(shí)，離子在薄膜中移動(dòng)，就像儀器運(yùn)行過程中焦耳熱的現(xiàn)象一樣，導(dǎo)致儀器性能下降；（6）包裝不符合要求。第二，目前，PeLED器件主要研究綠光和紅光，而對(duì)藍(lán)光PeLED的研究較少。為了實(shí)現(xiàn)全色發(fā)射或白光發(fā)射，有必要研究具有高效率和良好穩(wěn)定性的藍(lán)光器件。第三，目前的PeLED器件相對(duì)較小。第四，金屬鹵化物中的金屬鉛（Pb+）不僅對(duì)人體有毒，而且可溶于水污染環(huán)境。盡管其他離子（錳離子）已被用來代替鉛離子，但非鉛鈣鈦礦發(fā)光二極管的性能較差[12]。（二）鈣鈦礦材料在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用硅基太陽(yáng)能技術(shù)是太陽(yáng)能光伏技術(shù)中發(fā)展最成熟，應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一，然而，硅太陽(yáng)能電池需要較高水平的原始硅純度REF_Ref29913\r\h[13]。而鈣鈦礦材料因其光吸收系數(shù)高、載流子壽命長(zhǎng)、便捷、資金成本少，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池將是以后的發(fā)展方向。由鈣鈦礦制成的太陽(yáng)光電池原理如圖3-2所示，對(duì)于太陽(yáng)能電池，光吸收材料的最佳間隙在1.1和1.4F之間，最大效率約為33%。在設(shè)備結(jié)構(gòu)中，設(shè)備的效率在很大程度上取決于光活性鈣層。通過改變鈣化材料的化學(xué)成分或改進(jìn)膜的形成方法，可以提高設(shè)備的效率和穩(wěn)定性。圖10太陽(yáng)能電池能級(jí)示意圖全無機(jī)鈣鈦礦多晶薄膜的制備可以通過溶液處理技術(shù)、真空制備技術(shù)等技術(shù)來制備。采用不同的制備工藝通常取決于鈣鈦礦材料的組成。在這些成膜技術(shù)基礎(chǔ)上可以利用溶液的前驅(qū)體工程、溶劑工程、結(jié)晶工程、摻雜工程和后處理工程開提高薄膜質(zhì)量[14]?，F(xiàn)如今，對(duì)于晶硅太陽(yáng)能電池，其理論轉(zhuǎn)化效率最高的占比是百分之二十九點(diǎn)四，目前這一取值最大的占比是百分之二十六點(diǎn)六。隨著轉(zhuǎn)化效率的提高空間的縮小，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池已成為世界上最有發(fā)展希望的材料。2021年4月2日，無錫極電光能科技有限公司對(duì)外宣布在大面積鈣鈦礦組件效率上取得了巨大的進(jìn)展，經(jīng)全球權(quán)威測(cè)試機(jī)構(gòu)JET嚴(yán)格檢驗(yàn)，在63.98cm2的鈣鈦礦光伏組件上實(shí)現(xiàn)了20.5%的光電轉(zhuǎn)換效率。這種效率是世界上最高的，因?yàn)樗苡行У亟Y(jié)合大規(guī)模的鈣鈦礦部件[15]。（三）鈣鈦礦材料在光電探測(cè)器中的應(yīng)用隨著鈣鈦礦被大眾廣泛了解，大大的促進(jìn)了鈣鈦礦材料在光電相關(guān)領(lǐng)域的研究，尤其是光電探測(cè)領(lǐng)域。光電探測(cè)器在航天航空、軍事、生物成像等領(lǐng)域起著至關(guān)重要的作用。鈣鈦礦材料由于其載流子遷移率高，在光電探測(cè)器領(lǐng)域有著巨大的發(fā)展前景。而且，鈣鈦礦薄膜就可以吸收很強(qiáng)的光，不僅促進(jìn)了光生載流子的傳播速度，而且光響應(yīng)速度也很快[16]。苗及其研究小組成員提出利用具有較小光學(xué)帶隙的混合鹵化物或混合Sn-Pb鈣鈦礦材料來擴(kuò)展鈣鈦礦光電探測(cè)器的光譜響應(yīng)范圍，而且將無機(jī)(或有機(jī))材料和鈣鈦礦材料組合或?qū)⑥D(zhuǎn)換材料和鈣鈦礦材料組合在一起也可以促進(jìn)研究的發(fā)展。其他相關(guān)的研究人員提出了設(shè)計(jì)低維納米結(jié)構(gòu)和形成的異質(zhì)結(jié)來提高提高器件的效率或在光電二極管中引入緩沖層來減少暗電流并提高檢測(cè)效率可以促進(jìn)鈣鈦礦光電探測(cè)器性能的研究與發(fā)展[17]?？偨Y(jié)本文主要探究鈣鈦礦材料的合成與其光電領(lǐng)域應(yīng)用，以CsPbBrI2鈣鈦礦量子點(diǎn)為例，分析了鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)及合成過程。通過熱注入法來制備穩(wěn)定的量子點(diǎn)，在制備過程中要優(yōu)化合成策略，對(duì)配體、溫度、反應(yīng)時(shí)間和組成進(jìn)行調(diào)控。通過優(yōu)化制備工藝，獲得了單分散性好、發(fā)光效率高的鈣鈦礦量子點(diǎn)。最后討論CsPbBrI2鈣鈦礦材料在光電領(lǐng)域的應(yīng)用。在光學(xué)性能方面，雖然鈣鈦礦型量子點(diǎn)在高熒光量子產(chǎn)率、寬激發(fā)光譜、窄熒光發(fā)射光譜等方面有一定的凸出點(diǎn)，鈣鈦礦量子點(diǎn)引起了一股研究熱潮。然而，在穩(wěn)定性方面，還存在一定的制約性。對(duì)此，在保證高熒光量子效率而不衰減的前提下，仍需提高鈣鈦礦量子點(diǎn)的穩(wěn)定性。參考文獻(xiàn)張晨曦,趙培遠(yuǎn),劉雙喜,etal.三維有序大孔鈣鈦礦材料在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用[J].催化學(xué)報(bào),2019,40(9):15.許曉佳,吳永真,朱為宏.CsPbX3鈣鈦礦材料與光伏器件穩(wěn)定性強(qiáng)化研究進(jìn)展[J].化工學(xué)報(bào),2020,71(9):17.姚麗娟,方鉉,房丹,等.有機(jī)-無機(jī)雜化鹵化物鈣鈦礦材料穩(wěn)定性及其在光電探測(cè)器方面的研究進(jìn)展(特邀)[J].光子學(xué)報(bào),2021,50(1):19.楊英,馬書鵬,羅媛,等.多維CsPbX3無機(jī)鈣鈦礦材料的制備及其在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用[J].化學(xué)進(jìn)展,2021,33(5):23.于嫚,張晗.基于BAI的二維鈣鈦礦材料的合成及表征[J].功能材料,2020,51(4):4.成佳寧.無機(jī)鹵化鉛銫鈣鈦礦材料合成及其發(fā)光器件性能的研究[D].上海師范大學(xué),2020.安毓英,曾曉東.光電探測(cè)原理.1.西安:西安電子科技大學(xué)