XII淺析鈣鈦礦量子點的應用目錄TOC\o"1-3"\h\u516淺析鈣鈦礦量子點的應用 -1-68321.1鈣鈦礦量子點在LED中的應用 -1-76171.1.1鈣鈦礦發光二極管的原理 -1-213791.1.2鈣鈦礦量子點LED的研究現狀 -2-171011.1.3鈣鈦礦量子點LED面臨的問題與挑戰 -2-68891.2鈣鈦礦量子點在太陽能電池中的應用 -3-229371.3鈣鈦礦量子點在光電探測器中的應用 -4-1.1鈣鈦礦量子點在LED中的應用1.1.1鈣鈦礦發光二極管的原理當偏壓程度達到某種取值時，鈣鈦礦發光二極管(PeLEDs)，將會開始產生作用機制，利用發光層中的陽極和陰極的電子混合物(產生激子)，離子通過輻射反射回到基本狀態，導致光子發光，發光波長的長度是依據發光二極管中的帶隙的取值決定(能夠有效的調節鹵素離子類型和晶體顆粒大小加以控)。需要引起我們關注的是，對于之前固有的LED器件來說，鈣鈦礦發光二極管PeLEDs所使用的發光源材料有著水平非常高的色純度，資金成本更少，而且能夠采用溶液處理的辦法，是一種全新的MHPs材料。圖3-1具體展示的是鈣鈦礦薄膜的光致發光及PeLEDs器件的電致發光作用原理。圖3-SEQ圖\*ARABIC\s11鈣鈦礦發光二極管發光原理REF_Ref31346\r\h[13]1.1.2鈣鈦礦量子點LED的研究現狀發射的光譜帶和控制所釋放的光的可能性，不僅可以為照明領域發揮積極的影響，而且在顯示領域的作用也是至關重要的。而對于這種類型的量子點來說，一方面可以進行電致發光的作用，另一方面還可以進行光致發光的作用。它的作用原理是能夠產生發光二極管（LEDs），在這兩種模式的作用下，最終形成LEDs。在產生白光LEDs期間，對于全無機鈣鈦礦量子點的構造而言，應該采用豐富多彩的鹵素結構。因此，需要避免不同鹵素組成的全無機鈣鈦礦量子點之間的陰離子交換。Li課題組REF_Ref31346\r\h[13]將綠色先涂抹在藍光芯片上，然后再將紅色復合涂抹在藍光芯片上，經過真空干燥后制備出白光LEDs。相對于以光致發光為基礎的LEDs，以電致發光為基礎的LEDs的顯示質量與性能比光致發光為基礎的LEDs更優越，但制造條件也更加嚴格。在之后的發展中，Song研究小組REF_Ref31487\r\h[17]主要著重于研究它產生的效率以及在運用過程當中的平穩性。不可否認的是，要想使得LEDs提高效率，量子點發光層的PLQY是有效的參數表參考，遺憾的是它的參數通常都低于標準值。這是一種量子點薄膜自猝滅的現象，解決這個問題的辦法是用聚合物封裝、外延保護層等。其他研究學者的研究成果就是，充分發揮聚乙烯亞胺的作用，有效的合成了量子點，使其在薄膜中的成分構造有效的鈍化。一方面利用CsPb(Br/I)3產生LEDs，外量子效率的占比是百分之六點三，另一方面利用CsPbI3量子點薄膜產生LEDs，外量子效率的占比是百分之七點二五。全無機鈣鈦礦量子點LED與熒光粉和鎘系量子點LED相比，全無機鈣鈦礦量子點LED在寬色域方面有非常明顯的優點。1.1.3鈣鈦礦量子點LED面臨的問題與挑戰不可否認的是，PeLEDs有較高水平的光電性能，而且在實際的應用當中不斷的更新迭代，只是還有很多需要完善的地方。首先，以PeLEDs為構造的器件，并不平穩，極易發生變化。造成這種現象的客觀因素總結如下：（1）對于鈣鈦礦材料而言，本來就非常不平穩，極易發生變化，尤其是和水以及氧氣的有效結合，成分更容易發生改變；（2）在它的所有構造中，無法合理的匹配能級，也就是說，無法使得電子空穴的作用發揮到極致，不能有效的平衡；（3）對于溶液法制備薄膜而言，不能達到最高標準的質量，孔洞的出現不計其數，很容易造成發光猝滅的現象；（4）電極方面，與氧氣結合過度的氧化現象的出現，主要是其中的金屬成分很容易產生過度的氧化現象，最終使得導電性不能達到標準水平，注入無法有效完成；（5）當偏壓的取值達到某個程度，離子在薄膜中移動，就像在儀器運行期間出現焦耳熱的現象，導致儀器性能下降；（6）封裝無法滿足要求。第二，目前PeLEDs器件主要研究綠光、紅光的，對藍光PeLEDs的研究較少。為了實現全彩發射或者白光發光效率高、穩定性好的藍光器件的研究必不可少。第三，現在的PeLEDs器件都比較小。第四，金屬鹵化物中的金屬鉛（Pb+）有毒不僅對人類的生活帶來威脅且易溶于水污染環境，盡管目前已經出現了用其他離子（錳離子）代替鉛離子，但是非鉛鈣鈦礦發光二極管的性能較差。1.2鈣鈦礦量子點在太陽能電池中的應用硅基太陽能技術是太陽能光伏技術中發展最成熟，應用最廣泛的技術之一，然而，硅太陽能電池需要較高水平的原始硅純度REF_Ref29913\r\h[15]。而鈣鈦礦材料因其光吸收系數高、載流子壽命長、便捷、資金成本少，鈣鈦礦太陽能電池將是以后的發展方向。由鈣鈦礦制成的太陽光電池原理如圖3-2所示，對于單結太陽能電池，光吸收材料的最佳帶隙在1.1～1.4eV，最高可實現約百分之三十三的效率。在器件結構中，鈣鈦礦光活性層在很大程度上決定了器件的效率，提升器件的效率和改善器件的穩定性可以通過改變鈣鈦礦材料的化學組分或優化成膜的方法。圖SEQ圖\*ARABIC3-2太陽能電池能級示意圖REF_Ref29913\r\h[15]全無機鈣鈦礦多晶薄膜的制備可以通過溶液處理技術、真空制備技術等技術來制備。采用不同的制備工藝通常取決于鈣鈦礦材料的組成。在這些成膜技術基礎上可以利用溶液的前驅體工程、溶劑工程、結晶工程、摻雜工程和后處理工程開提高薄膜質量。現如今，對于晶硅太陽能電池，其理論轉化效率最高的占比是百分之二十九點四，目前這一取值最大的占比是百分之二十六點六。隨著轉化效率的提高空間的縮小，鈣鈦礦太陽能電池已成為世界上最有發展希望的材料。2021年4月2日，無錫極電光能科技有限公司對外宣布在大面積鈣鈦礦組件效率上取得了巨大的進展，經全球權威測試機構JET嚴格檢驗，在61.98cm2的鈣鈦礦光伏組件上實現了20.5%的光電轉換效率。這種效率是世界上最高的，因為它能有效地結合大規模的鈣鈦礦部件。1.3鈣鈦礦量子點在光電探測器中的應用隨著鈣鈦礦被大眾廣泛了解，大大的促進了鈣鈦礦材料在光電相關領域的研究，尤其是光電探測領域。光電探測器在航天航空、軍事、生物成像等領域起著至關重要的作用。鈣鈦礦材料由于其載流子遷移率高，在光電探測器領域有著巨大的發展前景。而且，鈣鈦礦薄膜就可以吸收很強的光，不僅促進了光生載流子的傳播速度，而且光響應速度也很快。苗及其研究小組REF_Ref31820\r\h[18]成員提出利用具有較小光學帶隙的混合鹵化物或混合Sn-Pb鈣鈦礦材料來擴展鈣鈦礦光電探測器的光譜響應范圍，而且將無機(或有機)材料和鈣鈦礦材料組合或將轉換材料和鈣鈦礦材料組合在一起也可以促進研究的發展。其他相關的研究人員提出了設計低維納米結構和形成的異質結來提高