文档介绍：二维钙钛矿发光材料的特性
有机金属卤素钙钛矿最近不仅在太阳能电池上，而且在显示领域也有巨大的潜力，如 LED器件。通过对钙钛矿纳米晶体的特别调整来探索其光学特性可以很好地增强器件的效率和功能性。文章主要探索胶体有机金属卤素钙钛矿纳米片的无机铅卤素层就会分离成沿着 <001>或<110>取向的片状结构来适用这种有机长链阳离子。典型的MX6的成分的离子半径Pb2+ （ A）和I- （ A） A时，会形成通式为A MX的层状钙钛矿结构。无机层是通过弱的范氏力结合，与通常的金属硫族化合
4
物（金属阳离子与Se或S原子之间通过共价键牢固地结合）有着本质区别7］。由于二维材料的量子限域效应［5和灵活多变的组成，使层状钙钛矿成为理想的发光器件。
这种结构的灵活性使得我们可以制备出复杂的结构来获得我们想要的光物理和电荷传输特性。然而插入的分子的特性影响着层状结构。例如，***与卤素之间的氢键作用(如图2 所示)对层状钙钛矿的取向和构造有着很强的影响，这已被修正的范氏密度泛函理论(DFT) 所证实；而且有机分子的取向对层状材料的电子特性扮演着决定性的作用。
(a)
0
o
(b)
n=1 n= 2
rr
n= 3
n=oo
图2： a)层状钙钛矿的基本结构及b)示意图
脂肪***(C H2 iNH3)2PbX4)是形成层状钙钛矿结构的最简单的有机阳离子，层与层的间 m m+1 3 2 4
隔直接由***链的长度调节，对于m = 4-12，***链的长度相应的从4 -14 A单调增加。尽管增加了层间距离，但是量子阱的尺寸始终没变，测量得到的激子结合能^320-420 meV。 MAPbl3(n = x)的光学吸收边和PL峰在753nm附近。
然而，当我们引入不同量的脂肪***形成层状钙钛矿(n = 1, 2, 3到x)时，由于纯的层状钙钛矿结构(n = 1)很强的限制效应，其吸收光谱在短波段有很尖锐的吸收峰；另一方面，层数更多的钙钛矿显示出更多长波的激子吸收峰，这与其无机层的厚度相关。类似的变化在层状CHNHPbBr钙钛矿PL谱上观察到，n=2的纳米片有着量子限域效应，其激子的吸
3 3
，除了光学特性的变化，其电学特性也观察到变化，例如增加(C H NH ) (CH NH ) Sn I钙钛矿的层数n，材料的电学特性会在半导体和金属行
9 32 3 3 n-1 n3n+1
为之间转变。
除了简单的***，层状钙钛矿也可以通过复杂分子，如共轭分子和发色团来形成。分子间 n-n键相互作用对无机层间的取向和组成有着很强的影响。例如，有序的无机CuX八面体
6
层在(C H (CH ) NH ) CuX (X = Br-或Cl-)中形成，其中***与卤素通过氢键相连；但基于
6 5 2 2 3 2 4
PbCl的钙钛矿则会变成无序扭曲的层状结构。除此之外，R-NH冲R团的长度深刻影响其
63
光学特性，比如将(C H (CH )) PbBr中m从1变为2,其光致发光增强了 5倍。进一步的
6 5 2m2 4
增加m的值至3,得到的光致发光仅为m=1时的约为22%[4]。
图 3 ：二维钙钛矿材料中的量子阱结构
最近关于钙钛矿