浙江大學，院士團隊，Nature Reviews Chemistry！
米測MeLab
納米人
2025-03-04
背景介紹
金屬鹵化物鈣鈦礦（ABX3晶體結構）具有優異的光電物理特性，廣泛應用于光伏、發光二極管、光探測器和晶體管等（光電）電子領域。為了推動鈣鈦礦基器件的商業化應用，已經進行了大量努力，以獲得高性能的鈣鈦礦基器件。八面體單元被認為是鹵化物鈣鈦礦材料的基本功能單元，由一個中心B位陽離子和六個X位陰離子圍繞，典型尺寸為5-6??。實現穩定且高性能鈣鈦礦器件的一條有前景的途徑是操控這個八面體單元。盡管在氧化物鈣鈦礦中，理性工程化八面體已被用于解鎖多種功能，但類似的有針對性的工作在鹵化物鈣鈦礦中尚未得到充分研究。在此，浙江大學楊德仁院士和王勇等人在“Nature Reviews Chemistry”期刊上發表了題為“Octahedral units in halide perovskites”的最新綜述。作者介紹了金屬鹵化物鈣鈦礦中八面體結構的基本概念及其對晶體結構、光電物理特性和器件性能的影響。作者概述了用于表征八面體單元的技術，并總結了理性操控這些單元的不同方法。最后，作者討論了未來研究的挑戰和前景，以便將八面體單元與器件研究相結合。
文章亮點
1.實驗總結金屬鹵化物鈣鈦礦的光電特性，得到了鈣鈦礦材料在光伏、LED等領域的卓越性能，鈣鈦礦太陽能電池已實現26.7%的效率，鈣鈦礦LED的外量子效率也超過20%。這些進展推動了鈣鈦礦在其他領域的應用，如X射線探測器和激光器等。2.實驗通過操控八面體單元調節鈣鈦礦性能，研究表明鈣鈦礦中的八面體單元（BX6八面體）對晶體結構和光電特性具有重要影響。通過調節八面體的傾斜度，可以有效改善鈣鈦礦材料的性能和穩定性。3.實驗研究了八面體的定義和起源，八面體單元的形成與中心原子的配位能力相關，鈣鈦礦材料的A位陽離子和B位陽離子之間的相互作用對八面體的變化起著關鍵作用。八面體傾斜被認為是提高鈣鈦礦穩定性和功能的有效途徑。4.實驗通過表征和調控八面體單元提升材料性能，研究者提出了多種技術來表征八面體單元，并探索了通過調節八面體單元來改善鈣鈦礦材料性能的新方法。調節八面體結構的穩定性和功能可以為下一代光電器件提供重要的技術支持。 圖文解讀
圖2：從鈣鈦礦材料中提取的數據示例，顯示八面體傾斜的存在。圖3：鹵化物鈣鈦礦中B位陽離子的動態偏心位移與晶格非諧性。圖8：鹵化物鈣鈦礦中八面體單元的研究現狀與未來展望。結論展望
在本研究中，作者提出了鹵化物鈣鈦礦中八面體單元的概念，并討論了其對晶體結構、光物理性質和器件性能的深遠影響。作者的討論還包括了表征和操控八面體傾斜的方法概述。此外，作者還展望了該領域未來的研究方向，特別是深入實驗研究八面體傾斜的動態性和局部特性，這對于開發新型高效的光電器件至關重要。通過理解八面體傾斜的細微差別，研究人員可以有針對性地操控這些八面體單元，以定制鹵化物鈣鈦礦的特性，從而開發出太陽能電池之外的特定應用。作者強調了探索超越當前應用的創新器件設計的潛力，這些設計利用了八面體傾斜的特性。例如，理解八面體傾斜對載流子動力學的影響，可能為新型高效光伏技術及其他先進光電技術鋪平道路，并促進材料科學、光電學、納米技術等領域的進步。 Wang, Y., Wang, Y., Doherty, T.A.S. et al. Octahedral units in halide perovskites. Nat Rev Chem (2025).https://doi.org/10.1038/s41570-025-00687-6
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