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低维混合钙钛矿半导体中的量子限制与介电限制效应

DOI：10.1021/acs.chemrev.8b00417 期刊：Chemical Reviews 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 混合卤化物钙钛矿如今已成为引领低成本薄膜光伏技术领域的明星材料。继高效稳定三维块体合金需求激增后，多层卤化物钙钛矿和胶体钙钛矿纳米结构于2016年作为该挑战的可行替代方案出现，其性能大幅超越了2009年和2014年分别提出的原始概念验证。这重新激发了对低维混合卤化物钙钛矿的研究兴趣，同时催生了日益增多且差异化的应用场景。本文综述了胶体纳米结构与多层化合物的既往及现有文献，强调精确结构信息的获取对合理理解量子限域效应和介电限域效应具有决定性意义。 层状卤化物钙钛矿在钙钛矿发展史上占据特殊地位，1980至1990年代涌现了大量奠基性研究。近年来，通过专门研究其电子结构和光电特性的新理论方法，以及基于现代实验技术的日益增多研究成果，结构-性能关系的理性认知获得显著提升。这是提供深度解析工具的必要步骤，以揭示其超越三维块体材料的广泛化学工程可能性。文中也着重对比了经典半导体纳米结构与二维范德华异质结构。 自2015年以来，胶体纳米结构在发光应用领域快速发展。尽管近两年通过多种光谱技术进行了深入研究，但关于量子限域和介电限域效应对其光电特性影响的描述仍处于初级阶段。
作者： Claudine Katan，Nicolas Mercier，Jacky Even
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

回顾并分析低维杂化钙钛矿半导体（包括多层化合物和胶体纳米结构）中的量子限域与介电限域效应，以理解其光电特性及在光伏与发光领域的应用。

研究成果

该综述得出结论：低维混合钙钛矿因量子限域和介电限域效应而具有更优的光电性能，在高效太阳能电池和发光器件领域展现出应用潜力。但需进一步研究以充分理解和利用这些效应，特别是在结构调控、激子动力学及材料稳定性方面。

研究不足

该综述指出，目前对这些材料中量子限制和介电限制的理解仍处于初级阶段，在精确结构表征、理论建模（如多体效应、自旋轨道耦合）及实验验证方面均存在挑战。研究局限性包括混合体系的复杂性、动态无序性，以及需要更先进的计算方法。

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