反溶剂法快速合成高效发光二维锡卤钙钛矿材料
2021-12-16邓正涛
高等学校化学学报 2021年12期
刘 瑶,邓正涛
(南京大学现代工程与应用科学学院,南京210023)
金属卤化物钙钛矿半导体材料具有许多优异的光电性能,如高载流子迁移率、高消光系数、可调的吸收和发射光谱、窄的半峰宽、高荧光量子产率(PLQY)及高缺陷容忍度等,并且其溶液合成工艺简单[1],在太阳能电池、发光二极管(LED)、荧光太阳能聚光器、光电探测器、激光和液晶显示器等领域展现出巨大的应用潜力[2~4].目前,被广泛研究的铅卤钙钛矿太阳能电池(PSCs)的光电转换效率已达到25.5%,且基于铅卤钙钛矿的LED的外量子效率也超过20%[5].然而,铅卤钙钛矿材料中都存在重金属元素,并且铅对人体健康和生态环境都会造成严重的威胁.因此,研究者一直致力于开发光电性质优异的非铅卤化物钙钛矿材料[6].锡与铅是同主族相邻元素,与铅具有相同的价态和相近的离子半径,是最常见的铅的替代品.锡卤钙钛矿具有低毒性、合适的带隙、高吸光系数和高载流子迁移率等优异的特性.但是其结构中的固有缺陷和二价锡离子的氧化(Sn2+→Sn4+)会导致晶体自掺杂效应,从而严重影响其器件性能[7,8].目前用于改善锡卤钙钛矿光电性能和稳定性的策略主要有4种:(1)添加草酸或次磷酸等还原剂来抑制Sn2+的氧化;(2)降低锡基钙钛矿的维度(3D→2D);(3)采用四价锡取代二价锡;(4)离子掺杂.其中通过引入长链有机胺阳离子作为A位合成2D结构的锡卤钙钛矿材料是最关键的举措.相比3D结构,2D锡卤钙钛矿往往具有更加优异的光学性能和……
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