浙江大学，院士团队，Nature Reviews Chemistry！
米测MeLab
2025-03-04
背景介绍
金属卤化物钙钛矿（ABX3晶体结构）具有优异的光电物理特性，广泛应用于光伏、发光二极管、光探测器和晶体管等（光电）电子领域。为了推动钙钛矿基器件的商业化应用，已经进行了大量努力，以获得高性能的钙钛矿基器件。八面体单元被认为是卤化物钙钛矿材料的基本功能单元，由一个中心B位阳离子和六个X位阴离子围绕，典型尺寸为5-6 Å。实现稳定且高性能钙钛矿器件的一条有前景的途径是操控这个八面体单元。尽管在氧化物钙钛矿中，理性工程化八面体已被用于解锁多种功能，但类似的有针对性的工作在卤化物钙钛矿中尚未得到充分研究。在此，浙江大学杨德仁院士和王勇等人在“Nature Reviews Chemistry”期刊上发表了题为“Octahedral units in halide perovskites”的最新综述。作者介绍了金属卤化物钙钛矿中八面体结构的基本概念及其对晶体结构、光电物理特性和器件性能的影响。作者概述了用于表征八面体单元的技术，并总结了理性操控这些单元的不同方法。最后，作者讨论了未来研究的挑战和前景，以便将八面体单元与器件研究相结合。
文章亮点
1.实验总结金属卤化物钙钛矿的光电特性，得到了钙钛矿材料在光伏、LED等领域的卓越性能，钙钛矿太阳能电池已实现26.7%的效率，钙钛矿LED的外量子效率也超过20%。这些进展推动了钙钛矿在其他领域的应用，如X射线探测器和激光器等。2.实验通过操控八面体单元调节钙钛矿性能，研究表明钙钛矿中的八面体单元（BX6八面体）对晶体结构和光电特性具有重要影响。通过调节八面体的倾斜度，可以有效改善钙钛矿材料的性能和稳定性。3.实验研究了八面体的定义和起源，八面体单元的形成与中心原子的配位能力相关，钙钛矿材料的A位阳离子和B位阳离子之间的相互作用对八面体的变化起着关键作用。八面体倾斜被认为是提高钙钛矿稳定性和功能的有效途径。4.实验通过表征和调控八面体单元提升材料性能，研究者提出了多种技术来表征八面体单元，并探索了通过调节八面体单元来改善钙钛矿材料性能的新方法。调节八面体结构的稳定性和功能可以为下一代光电器件提供重要的技术支持。 图文解读
图2：从钙钛矿材料中提取的数据示例，显示八面体倾斜的存在。图3：卤化物钙钛矿中B位阳离子的动态偏心位移与晶格非谐性。图8：卤化物钙钛矿中八面体单元的研究现状与未来展望。结论展望
在本研究中，作者提出了卤化物钙钛矿中八面体单元的概念，并讨论了其对晶体结构、光物理性质和器件性能的深远影响。作者的讨论还包括了表征和操控八面体倾斜的方法概述。此外，作者还展望了该领域未来的研究方向，特别是深入实验研究八面体倾斜的动态性和局部特性，这对于开发新型高效的光电器件至关重要。通过理解八面体倾斜的细微差别，研究人员可以有针对性地操控这些八面体单元，以定制卤化物钙钛矿的特性，从而开发出太阳能电池之外的特定应用。作者强调了探索超越当前应用的创新器件设计的潜力，这些设计利用了八面体倾斜的特性。例如，理解八面体倾斜对载流子动力学的影响，可能为新型高效光伏技术及其他先进光电技术铺平道路，并促进材料科学、光电学、纳米技术等领域的进步。 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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