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从对称性角度研究块体、缺陷、二维和零维金属卤化物钙钛矿半导体的物理特性
摘要 金属卤化物钙钛矿基纳米结构、纳米片和纳米颗粒处于最前沿，具有吸引人的光电特性，适用于光伏和发光应用。因此，全面了解这些基本的电子和光学特性是充分利用此类半导体技术的关键一步。迅速发展的化学工程及其不同寻常的结构多样性令人着迷，但对于与传统半导体相媲美的合理描述也具有挑战性。从这个意义上说，基于群论的对称性分析提供了一种通用而严格的方法来理解各种块体钙钛矿和钙钛矿基纳米结构的性质。在本文中，我们使用群论中的对称性分析回顾了金属卤化物钙钛矿半导体的电子和光学响应，回顾了 AMX 3 块体钙钛矿的典型立方 Pm-3m 晶格的主要结果（其中 A 为阳离子，M 为金属，X 为卤化物），然后将分析扩展到三种技术感兴趣的情况：AMX 3 纳米粒子、A 4 MX 6 孤立八面体、A 2 MX 4 层状系统和最近引入的缺陷卤化物钙钛矿 (d-HP)。基于对称性论证，我们将强调这些材料的电子和光学特性的相似性和差异性，这是由空间限制和维数引起的。同时，我们将利用这种分析来讨论文献中的最新结果和争论，如钙钛矿纳米粒子和纳米片的带边激子精细结构中暗/亮态的能量学。从目前的工作中，我们还预测 d-HP 的带边激子精细结构不会呈现光学暗状态，与 AMX 3 纳米粒子和层状钙钛矿形成鲜明对比，这一事实可能对这些新型钙钛矿的光物理产生重要影响。
CsSnI3 薄膜
与元素的相对挥发性和界面的最终控制无关。在复合氧化物领域，PLD 开辟了需要多个（4-5）个阳离子化学计量转移的高温超导薄膜的道路。[1] 在这里，我们以碘化铯锡（CsSnI 3 ）为例，介绍了 PLD 作为一种独特的全无机卤化物钙钛矿单源真空沉积技术尚未开发但具有巨大潜力的潜力。文献中广泛提出 CsSnI 3 作为典型的混合卤化物太阳能电池吸收剂 CH 3 NH 3 PbI 3 (MAPbI 3 ) 的无铅全无机替代品。由于它们的离子半径相似且 Sn 的毒性较低，用 Sn 替代有毒的 Pb 是一种自然的选择。 [2] 有人提出用 Cs 代替有机阳离子（如 CH 3 NH 3 ）来增强材料的热稳定性。 [3] 虽然 Cs 基卤化物钙钛矿的分解温度高于含有机阳离子的钙钛矿，但 Cs + 阳离子的尺寸是钙钛矿结构稳定性的极限，因此会造成光学活性（黑色）钙钛矿相和非光学活性（黄色）非钙钛矿相之间的相不稳定 [4–6]。在 CsSnI 3 中，这些相可以在室温下共存。因此，全无机钙钛矿中的黑色相稳定性对于确保其在光电器件中的应用至关重要，并且一直是近期研究的主题，重点关注 CsPbI 3 [7,8] 和 CsSnI 3 。 [9]
微晶全无机卤化物perovskite cspbcl3
摘要：灯笼是由于它们在可见光和近红外范围内狭窄的光学发射光谱而导致光电特性的多功能调节剂。它们在金属卤化物钙钛矿（MHP）中的使用最近已获得突出，尽管它们在这些材料中的命运尚未在原子水平上建立。我们使用Cesium-133固态NMR来建立所有非放射活性灯笼离子的物种（La 3+，Ce 3+，Pr 3+，Nd 3+，SM 3+，SM 3+，SM 3+，SM 2+，EU 3+，EU 3+，EU 2+，GD 3+，GD 3+，GD 3+，GD 3+，TB 3+，TB 3+，HO 3+，HO 3+，HO 3+，HO 3+，HO 3+，MIR 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ lu 3+ lu 3+ lu 3+ lu 3+ lu 3+ CSPBCL 3。我们的结果表明，无论其氧化状态如何（+2，+3），所有灯笼均掺入CSPBCL 3的钙钛矿结构中。■引言铅卤化物钙钛矿已引起了光电应用的半导体材料的极大关注。1
低伴侣钙钛矿与四烯的偶联用于单线裂变太阳能电池应用
a b s t r a c t实施单线裂变材料是提高太阳能电池效率的有效策略，而无需引入实质性的复杂性或成本。在这项研究中，我们探讨了包括四烯的双层系统中的单元激激裂裂变过程的可能性，该过程是基于铅（PB）和TIN（PB）和TIN（SN）的混合物（CH 3 NH 3 NH 3 NH 3 nH 3 nH 3 nH 3 X x Pb 1- i 3）。我们首先合成了一系列解决方案的低频带gap ch 3 nh 3 nh 3 x pb 1 -x i 3 perovskites（0 然后，我们将热蒸发的四烯耦合为有机分子三重敏敏化剂，三重态能量为≈1.3eV，ch 3 nh 3 nh 3 nh 3 x x pb 1 -x i 3 perovskites（0 我们的发现表明，从四烯烯到钙钛矿没有明显的能量转移，这是由四烯烯在钙钛矿的激发扫描中的负贡献所证明的，并且当与四烯交织时，钙钛矿峰的磁场光致发光响应没有磁场光致发光响应。 这些结果为开发基于钙钛矿的单线嵌入太阳能电池提供了宝贵的见解。然后，我们将热蒸发的四烯耦合为有机分子三重敏敏化剂，三重态能量为≈1.3eV，ch 3 nh 3 nh 3 nh 3 x x pb 1 -x i 3 perovskites（0 我们的发现表明，从四烯烯到钙钛矿没有明显的能量转移，这是由四烯烯在钙钛矿的激发扫描中的负贡献所证明的，并且当与四烯交织时，钙钛矿峰的磁场光致发光响应没有磁场光致发光响应。 这些结果为开发基于钙钛矿的单线嵌入太阳能电池提供了宝贵的见解。我们的发现表明，从四烯烯到钙钛矿没有明显的能量转移，这是由四烯烯在钙钛矿的激发扫描中的负贡献所证明的，并且当与四烯交织时，钙钛矿峰的磁场光致发光响应没有磁场光致发光响应。这些结果为开发基于钙钛矿的单线嵌入太阳能电池提供了宝贵的见解。
材料化学 A - RSC 出版
卤化物钙钛矿最近已成为一种有前途的低成本、高效太阳能电池材料。5 通过采用全固态薄膜结构和用混合卤化物钙钛矿设计电池结构，基于钙钛矿的太阳能电池的效率从 2009 年的 3.8% 迅速提高到 2014 年的 19.3%。钙钛矿太阳能电池的出现彻底改变了该领域，不仅是因为它们效率迅速提高，还因为它们在材料生长和结构上具有灵活性。钙钛矿太阳能电池的卓越性能表明钙钛矿材料具有内在独特的 10 种特性。在这篇综述中，我们总结了最近关于卤化物钙钛矿材料的结构、电学和光学特性及其在太阳能电池中的应用的理论研究。我们还讨论了钙钛矿在太阳能电池中使用时面临的一些当前挑战以及可能的理论解决方案。
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金属卤化物钙钛矿是多期光伏应用的有希望的光吸收器，因为它们具有出色的带隙可调性，通过在卤化物位点上的组成混合而实现。然而，宽带混合壁的钙钛矿与电荷萃取层之间界面处的能量水平对齐不良仍然会导致太阳能电池性能的显着损失。在这里，研究了这种损失的起源，重点是价值频带最大值和最高占用分子轨道（HOMO）之间的能量级别的未对准，通常使用的组合（fa 0.83 cs 0.83 cs 0.17 pb（i 1-x br x）3，溴化物含量为0到1，以及bromide content x ranging x ranging x ranging x聚[Bis（4-苯基）（2,4,6-三甲基苯基）胺]（PTAA）。时间分辨光发光光谱和电荷载体动力学的数值模型的组合表明，与能量水平的不断变化相关的开路电压（V OC）损失（V OC）损耗来自PTAA的孔中的增加孔的增加，然后在PTAA的同质体中增加了孔中的孔，然后将其跨层次置于整个界面上，从而通过跨界面进行重新介绍。模拟假设与FA 0.83 CS 0.17 Pb（I 1-X BR X）配对的孔传输材料是理想的选择，3表明，这种源自能量级别未对准的V OC损耗可将其降低高达70 mV。这些发现突出了迫切需要使用带有宽带的混合壁式甲虫的量身定制的电荷萃取材料，以改善了能量水平的对准材料，以使能够改善功率转换功能的太阳能电池。
1 钙钛矿简介
钙钛矿是指一种晶体结构，并扩展到所有具有相同结构的材料，尽管它可能表现出非常不同的性质和性能。最初，钙钛矿仅表示具有 ABO 3 化学计量学晶体学家族的金属氧化物矿物。钙钛矿的起源可以追溯到 1839 年德国矿物学家古斯塔夫·罗斯在乌拉尔山脉发现富含绿泥石的矽卡岩。在这种矿物中发现了 CaTiO 3 成分，并以著名的俄罗斯地质学会主席列夫·A·佩罗夫斯基伯爵 (1792–1856) 的名字命名。此后，许多具有钙钛矿结构的金属氧化物，如 BaTiO 3 、PbTiO 3 和 SrTiO 3 ，得到了广泛的研究。许多氧化物钙钛矿被发现表现出铁电或压电特性 [1–3]。氧化物钙钛矿发现50多年后，Wells合成了一系列通式为CsPbX 3 (X=Cl, Br, I)的铅卤化物[4]。这些金属卤化物后来被证明具有钙钛矿结构ABX 3 ，其在高温下为立方结构，在低温下由四方畸变结构转变而来。CsPbX 3 的可调光电导性引起了电子性质研究的广泛关注，也催生了有机分子加成的思路[5, 6]。Weber发现有机阳离子甲铵 (CH 3 NH 3 + ) 取代Cs +形成CH 3 NH 3 MX 3 (M=Pb, Sn, X=I, Br)，发表了第一份有机铅卤化物钙钛矿的晶体学研究[7, 8]。 20 世纪末，Mitzi 等人合成了大量有机-无机卤化物钙钛矿。[9–11]。有机分子（例如小分子和大分子有机阳离子）为卤化物钙钛矿注入了新的活力，使其在光电、光伏、铁磁和反铁磁以及非线性光学领域具有更多样化的结构和物理特性。除了灵活的组件和多功能功能外，低形成能使卤化物钙钛矿易于
有效且稳定稳定的蓝色Perovskite Light
混合壁cl/br钙钛矿提供了在蓝色区域中发射最便利的方法。然而，由于这些系统通常遭受严重的诱捕非辐射性损失，因此薄膜的光发光量子产率（PLQY）相对较低（<40％），这是其最终的LED效率。[19-23]此外，由于钙钛矿材料的离子性质，在外部刺激（电场，光辐射和热加热）下，通常在混合卤化物钙钛矿中观察到卤化物离子的迁移，从而导致偏移发射光谱和材料分解。[14,15,24]此外，卤离子离子的迁移可以实现相位分离，这增加了高性能和操作稳定的混合甲基甲虫LED的另一个障碍。[25–30]考虑到这一点，已经用混合壁蓝的钙钛矿LED进行了分解。Zhong和同事成功地制定了一种双重配体策略，以精确控制有效的蓝色混合甲基钙钛矿LED的尺寸，在473 nm的发射波长下，EQE为8.8％。[31]高
高度稳定和全色光吸收 Cs2OsX6 ...
通过在所有位点（A、B 和 X）进行阴离子/阳离子工程可调节性质，使该类材料对下一代器件具有吸引力。据报道，VOP 有许多不同的离子组合，其中 i）A 位主要含有 Cs + 、Rb + 、K + 或铵有机阳离子，ii）B 位含有 Sn 4 + 、Ti 4 + 、Zr 4 + 、Te 4 + 、Sb 4 + 、Pt 4 + 、Ru 4 + 或 Pd 4 + 以及 iii) X 位含有 Cl − 、Br − 或 I −。[11,15–19] 值得注意的是，只有 Pt 4 + 和 Pd 4 + 样品在水介质中是稳定的。[11,12,15] 但是，可以利用在这些化合物中采用的策略来调节所需的性质。在钛基钙钛矿 Cs 2 TiI x Br 6-x 中，通过将 x 值从 0 变为 6 来系统地调整混合卤化物材料，可使光学带隙从 1.38 eV 变为 1.78 eV。[18] 类似地，在钯基纳米粒子钙钛矿中，随着卤素从溴化物变为碘化物，带隙变窄，这些材料已成功用于光催化。[20] 在我们最近的一项工作中，提出了阴离子交换法来创建核壳异质结构，其中核和壳具有不同的卤素。[15] 这些结构已被证明可以增强光生载流子分离。同样，Cs 2 Sn 1 − x Te x I 6 中的 Sn/Te 比已被证明会影响电导率、载流子迁移率和载流子浓度。 [21] Cs 2 SbBr 6 中混合价数（III 和 V）的存在为调整光电性能提供了另一个机会。[22] 用 Te 4 + 取代 Cs 2 ZrCl 6 已显示出光致发光量子产率的显著提高。[23,24] 类似地，据报道混合 Sn/Pt 空位有序钙钛矿的发射性能有所增强。[25] 在大多数已报道的钙钛矿中，