文献综述（或调研报告）：
钙钛矿是分子式为ABX3的晶体结构为立方体或八面体的一类材料，其中，A为阳离子，B为Pb，Sn，Bi，Cd等，X为卤素离子。钙钛矿的光学性质可以应用于LED，传统无机LED技术相对成熟且发光效率高，在照明领域应用广泛，但外延生长等制备工艺限制了其难用于大面积和柔性器件制备。有机或量子点LED具有易于大面积成膜、可柔性化等优势，但是高亮度下的低效率和短寿命问题还亟待解决。金属卤化物钙钛矿型材料兼具无机和有机材料的诸多优点，如可溶液法大面积制备、带隙可调、载流子迁移率高、荧光效率高等。因此 ，基于钙钛矿材料的LED相较于传统发光二极管具有诸多优势，尤其是可低成本、大面积制备髙亮度、髙效率发光器件，对显示与照明均具有重要意义。
钙钛矿发光二极管发展迅速，自2014年剑桥大学报道首篇外量子效率(EQE)为0.76% 的三维钙钛矿发光器件以来，经过短短五年的发展，近红外、红光和绿光钙钛矿发光器件的外量子效率均已突破20% [1]。近来，以CsPbX3全无机钙钛矿量子点具有高发光量子效率、制备工艺简单、发光光谱可调、较窄的半峰宽、较高的缺陷容忍度等优点，受到了研究人员的广泛关注。目前，CsPbX3量子点主要通过卤素组分调控，表面改性和掺杂稀土离子、过渡金属离子等手段来实现量子点的多色发光，然后实现多色发光LED器件的制作[2]。然而较多的表面缺陷及其诱导的非辐射复合不仅降低了其发光效率，还容易应发团聚，导致其稳定性下降。研究人员通过配体钝化的方式对整个合成过程进行了优化，来提高量子点材料的PLQY[3]，利用聚合物基质保护无机钙钛矿量子点，提高了它的环境稳定性[4]。除此以外，研究人员还对全无机铅卤钙钛矿CsPbX3晶体进行了研究，围绕全无机铅卤钙钛矿的晶体结构、主要光电特性和潜在应用，通过对晶体的生长方法进行归纳和比较，为未来该体系晶体制备和性能研究提供参考[5]。通过向传统的熔融淬火和热处理技术制备的铯溴化铅CsPbBr3/Cs4PbBr6钙钛矿复合量子点嵌入硼硅酸盐玻璃，也得到了显示出优异的热稳定性、光稳定性和耐水性的材料[6]。
由数十到数百个卤化物钙钛矿结构的纳米晶组成的单个聚集体的光致发光，发现吸收的光能被局部化并重新发射到单个纳米中心，而没有通过能量/激子转移的显著再分布，表明在聚合物CsPbBr3的NCs中，单个NCs之间没有有效的激子转移，吸收的能量被定位在每个NC上并从中发射[7]，有助于实验人员更好理解钙钛矿材料在器件中的应用。
从材料的卤素选择上，也有研究人员进行了相关实验。研究发现在光照下，混合卤化物钙钛矿如MAPb(I1-xBrx) 3的光致发光已知经历了显著的强度增强，同时光谱移动到较低的能量。低能光致发光的演化归因于由于相分离而形成的富碘化物畴[8]。同时系统地研究了alpha; -CsPbX 3 (X =Cl，Br和I) 2D平板的稳定性和电子结构随卤素类型和表面终止的变化，结果显示Cs-X端接表面更稳定，显示出更好的光伏应用的带排列[9]。
用目标离子掺杂钙钛矿ABX 3可以调整晶体结构、电子结构、发光特性、辐射复合动力学和电特性，这将导致器件性能的提高。近年来，人们对掺杂钙钛矿进行了大量的研究，包括A位掺杂、B位掺杂和X位掺杂。文献概述了掺杂物对晶体结构、光学带隙、电子结构、光致发光、载流子动力学的影响，以及掺杂钙钛矿纳米晶/量子点在发光二极管中的应用[10]。综述表明不同部位的掺杂表现出不同的效果；因此，定向掺杂对于控制和改善材料性能和器件性能是重要的。
尽管铅基钙钛矿显示出很广泛的应用前景，但是由于铅离子的毒性，它的普遍适用却仍然受到挑战。文献综述了铅置换的方法和结果，提供对铅和无铅卤化物钙钛矿和钙钛矿衍生物的电子、光学和缺陷性质的理论理解，以及实验结果[11]。理论上的理解很好地解释了为什么卤化铅钙钛矿显示出优越的光电性能，而无铅钙钛矿和钙钛矿衍生物却没有。另一项研究提供一种双钙钛矿作为替代铅的选择。在无铅双钙钛矿中，晶胞加倍，两个二价铅阳离子被一价和三价阳离子取代。双钙钛矿金属卤化物目前的主要挑战在于克服其固有的间接和不允许的光学跃迁。在这篇综述中，作者讨论了在这些材料的合成中的最新发现，并强调了纳米晶体如何作为模型系统来探索阳离子交换、掺杂和合金化方案，以工程化双钙钛矿的电子结构[12]。
除双钙钛矿外，基于铜基的铯铜碘也展示出较好的光学性质。通过热注射胶态路线以特定的组成和形态合成的，以产生发射蓝光的Cs3Cu2I5的六边形板和发射黄光的CsCu2I3的纳米棒。两种材料经一定比例混合，能产生荧光表征为白色的材料[13]。在CsCu2I3中，铜-碘八面体提供了大部分电子态，在两个方向上被铯原子隔离，形成1D电子结构，导致激子的高辐射复合率。通过这种电子结构设计，CsCu2I3单晶在节能白光照明方面具有巨大的潜力[14]。另一篇文章报道了一种灵敏的深紫外(DUV)光探测器，它是用溶液法制备的无机无铅晶体薄膜。光电表征表明，钙钛矿器件对波长为405 nm的可见光照明几乎不敏感，但对DUV和紫外光照明都表现出显著的灵敏度，研究发现，Cs3Cu2I5晶体薄膜器件的性能可以很容易地以可接受的分辨率记录静态DUV图像[15]。上述结果证实了DUV光电探测器在未来的DUV光电器件和系统中具有巨大的潜力。
总之，铅基钙钛矿在目前展现出很好的应用前景，但是由于铅的毒性，找出其替代的材料才是更好的发展方法。但是目前的各种方法依然有着些许不足，还要再进行更多的研究改进，以期获得性能优越，环境友好的，应用广泛的钙钛矿材料。
参考文献：
