康卓等：卤化物钙钛矿量子点0D2D混合维度异质结构光探测器的研究进展及挑战 ·281· a d e ◆离子迁移 一一◆空位迁移 光照 高度m 日30 MAPbL 00 -1 玻璃 20 0.12 g 10 (h) 10 0.08 负向极化， 0.04 10- 10-1 ≤ 0 -0.04 无极化 10 103 -0.08 正向极化 -0.124 口品界处 △昂粒内 0.60.4-0.2 0 020.40.6 10- -3-2-101 10-5 3-2-101 7 电压N 电压八N 电压N 图1多品钙钛矿薄膜基本结构及其局限性.()典型钙钛矿结构：(b)平面钙钛光伏结构：(c)器件在正向极化和反向极化下的光电 流：()碘空位(，)和()甲胺空位(W)迁移路径：(0钙钛矿薄膜的原子力显微镜形貌：导电原子力显微镜测得钙钛矿品界电流(g和 品粒内电流(h) Fig.1 Typical structure and limitations of polycrystalline perovskite thin films:(a)typical perovskite crystal structure:(b)schematic of the lateral structure photovoltaic devices:(e)hysteresis of photocurrents under negative and positive poling:defects diffusion orion migration paths for vacan- cies V(d)and V (e):(f)AFM topography image of the perovskite film:local current measured in grain boundary (g)and grain (h)in Fig.(f) 统旋涂的多晶卤化物钙钛矿薄膜，因此低维卤化物 度、易加工等诸多优点，在光电子器件和电子器件方 钙钛矿比多晶卤化物钙钛矿薄膜具有更少的离子缺 面具有良好的应用前景2习.目前，广泛研究的卤化 陷和晶界，降低了薄膜退化，这使得低维卤化物钙钛 物钙钛矿胶体量子点/纳米晶的合成主要采用热注 矿表现出增强的光致载流子输运性能，基于此的器 入法0.、配体辅助再沉淀2和模板法的方 件表现出优越的性能，以及更好的可靠性和稳定 法，如图2(a)~(c)所示.纳米晶体的合成后转化 性侧.另外，由于量子限域效应和几何各向异性， 反应，如阳离子和阴离子交换反应，己成为精细控制 低维卤化物钙钛矿表现出形态决定的独特的物理性 其组分的有力工具，其光学带隙可从紫外到近红外 质和电荷输运性质，如光学带隙宽，发光强度高等， 波长精确调控.4，如图2().由于其高激子结合 这在体材料上是没有观察到的.再者，由于低维卤 能和量子约束，这些纳米晶体通常具有良好的量子 化物钙钛矿具有灵活的组分、溶液处理等特点，易于 产率(~90%)和窄的发射带宽(10~40nm).目前， 合成各种形状和尺寸的低维卤化物钙钛矿，包括0D 卤化铅钙钛矿纳米晶已经在发光二极管4.4s-和 量子点(QDs)、纳米颗粒(NCs)等，1D纳米线、纳米 激光器9的应用中显示出了巨大的发展前景. 棒和2D纳米片、纳米板等. 在光信号检测中，钙钛矿量子点同样是具有创新性 卤化铅钙钛矿纳米晶，由于其具有高亮度、可调 和颠覆性的候选材料，为高灵敏快速的图像传感、光 谐发射带隙、高色纯度、高光吸收系数、高缺陷容忍 通信、环境监测或化学/生物检测等领域提供了广阔康 卓等: 卤化物钙钛矿量子点 0D-2D 混合维度异质结构光探测器的研究进展及挑战 图 1 多晶钙钛矿薄膜基本结构及其局限性． ( a) 典型钙钛矿结构; ( b) 平面钙钛矿光伏结构; ( c) 器件在正向极化和反向极化下的光电 流; ( d) 碘空位( VI ) 和( e) 甲胺空位( VMA ) 迁移路径; ( f) 钙钛矿薄膜的原子力显微镜形貌; 导电原子力显微镜测得钙钛矿晶界电流( g) 和 晶粒内电流( h) Fig． 1 Typical structure and limitations of polycrystalline perovskite thin films: ( a) typical perovskite crystal structure; ( b) schematic of the lateral structure photovoltaic devices; ( c) hysteresis of photocurrents under negative and positive poling; defects diffusion or ion migration paths for vacan￾cies VI ( d) and VMA ( e) ; ( f) AFM topography image of the perovskite film; local current measured in grain boundary ( g) and grain ( h) in Fig． ( f) 统旋涂的多晶卤化物钙钛矿薄膜，因此低维卤化物 钙钛矿比多晶卤化物钙钛矿薄膜具有更少的离子缺 陷和晶界，降低了薄膜退化，这使得低维卤化物钙钛 矿表现出增强的光致载流子输运性能，基于此的器 件表现出优越的性能，以及更好的可靠性和稳定 性［34］． 另外，由于量子限域效应和几何各向异性， 低维卤化物钙钛矿表现出形态决定的独特的物理性 质和电荷输运性质，如光学带隙宽，发光强度高等， 这在体材料上是没有观察到的． 再者，由于低维卤 化物钙钛矿具有灵活的组分、溶液处理等特点，易于 合成各种形状和尺寸的低维卤化物钙钛矿，包括 0D 量子点( QDs) 、纳米颗粒( NCs) 等，1D 纳米线、纳米 棒和 2D 纳米片、纳米板等． 卤化铅钙钛矿纳米晶，由于其具有高亮度、可调 谐发射带隙、高色纯度、高光吸收系数、高缺陷容忍 度、易加工等诸多优点，在光电子器件和电子器件方 面具有良好的应用前景［2--3］． 目前，广泛研究的卤化 物钙钛矿胶体量子点/纳米晶的合成主要采用热注 入法［20，41］、配体辅助再沉淀［42--43］和模板法［44］的方 法，如图 2( a) ～ ( c) 所示． 纳米晶体的合成后转化 反应，如阳离子和阴离子交换反应，已成为精细控制 其组分的有力工具，其光学带隙可从紫外到近红外 波长精确调控［20，43］，如图 2( d) ． 由于其高激子结合 能和量子约束，这些纳米晶体通常具有良好的量子 产率( ～ 90% ) 和窄的发射带宽( 10 ～ 40 nm) ． 目前， 卤化铅钙钛矿纳米晶已经在发光二极管［24，45--48］和 激光器［49--50］的应用中显示出了巨大的发展前景． 在光信号检测中，钙钛矿量子点同样是具有创新性 和颠覆性的候选材料，为高灵敏快速的图像传感、光 通信、环境监测或化学/生物检测等领域提供了广阔 · 182 ·