Small Methods 二维钙钛矿:光电与二维的黄金组合?

sm2017年1月12日,Wiley旗下新期刊Small Methods在线发表了曾海波课题组与马必武课题组合作的综述文章Two-Dimensional Metal Halide Perovskites: Theory, Synthesis, and Optoelectronics. DOI: 10.1002/smtd.201600018。该综述适时总结了二维金属卤化物钙钛矿这一新兴领域的发展近况,包括理论计算、可控合成、典型光电子器件等方面,并对这一领域的后续发展进行了展望。

在功能材料领域,有两个方向近来备受关注,随着研究的深入两者的新奇性能与器件应用大放异彩,那就是二维材料和金属卤化物钙钛矿。一方面,自从石墨烯发现以来,对于新型二维材料的探索就从未停止,无论是h-BN,过渡金属硫族化合物(TMDs),还是第五主族黑磷、蓝磷,砷烯、锑烯,这些都是从层状材料本身的结构出发,通过各种手段来获得单层或者少层的二维晶体材料,其中层间作用大多数相对较弱。但是,如果将眼界放开,我们可以发现,即时本身不是层状结构的材料,其二维化也是可以做到的。

另一方面,金属卤化物钙钛矿因为其优异的光电特性,例如高的光吸收特性、长的载流子寿命和载流子扩散长度、极高的荧光量子效率以及可见光范围内带隙可调等,使得其在太阳能电池、光电探测、新型照明与显示LED以及激光器等领域展现出了非常诱人的应用前景。加之金属卤化物钙钛矿的制备与合成十分简易,这使得在全球范围内金属卤化物钙钛矿开展的如火如荼。

在这种情况下,如果将金属卤化物钙钛矿制备成二维材料,会发生什么有趣的现象呢?二维领域一直都在寻找光电优良的二维结构载体来研究其物理、光学、电学、器件,2016年以来杨培东组、马必武组、曾海波组以及其他一些课题组的初步尝试似乎预示钙钛矿有望实现光电与二维的黄金组合。现有进展表明,二维钙钛矿展现出了优异的光电性能,同时兼具对背景载流子和光生载流子的二维限制效应,以及柔性电子与光电子器件应用前景,使其无论是在基础研究还是实际应用方面均有重大价值,相信在2017年二维金属卤化物钙钛矿这一领域必将会有更加蓬勃的发展。