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铋-钙钛矿包覆硫化铅量子点的光物理与电子特性

DOI：10.1063/1.5128885 期刊：The Journal of Chemical Physics 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 金属卤化物钙钛矿包覆量子点固体作为一类新兴的溶液可加工材料，兼具量子点与钙钛矿的优异电子特性。最新研究表明，采用钙钛矿配体壳层包覆的硫化铅量子点（PbS QDs）已成功应用于太阳能电池、光电导体和场效应晶体管（FETs）等光电器件，这得益于PbS与特定金属卤化物钙钛矿之间晶格参数的匹配性，使得钙钛矿壳层能在PbS QDs表面生长。在多种PbS QDs适用的钙钛矿组合中，铋基变体展现出最低的晶格失配度，并在光电导体中表现卓越。然而这类材料也表现出对表面缺陷高度敏感的光致发光（PL）特性。本研究系统考察了两种铋基钙钛矿（MA3BiI6和MA3Bi2I9）包覆PbS QDs的输运与光学性质。通过5-290K温区变温PL光谱的光物理研究表明：油酸（OA）配体封端的参照样品PL效率显著高于存在表面陷阱态的铋包覆样品（这些陷阱很可能形成于相转移配体交换过程）。但FET电学测试结果显示原生OA配体成功脱除，器件呈现电子主导输运特性，迁移率约10?3 cm2[V s]?1——与外延生长铅基包覆样品的报道值相当。这些发现深化了对钙钛矿包覆量子点固体的认知，并表明铋基变体有望成为光伏及其他光电器件的候选材料。
作者： Mustapha Abdu-Aguye，Dmytro Bederak，Simon Kahmann，Niall Killilea，Mykhailo Sytnyk，Wolfgang Heiss，Maria Antonietta Loi
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究铋基钙钛矿（MA3BiI6和MA3Bi2I9）包覆PbS量子点的输运与光学特性及其在光伏和光电子领域的应用。

研究成果

该研究深化了对Bi-钙钛矿包覆PbS量子点固体的理解，尽管存在表面陷阱和光致发光效率相关的挑战，但仍展示了其在光电子应用中的潜力。研究结果表明，进一步开发可提升其在太阳能电池和光电探测器等器件中的性能。

研究不足

该研究揭示了双壳层量子点中存在陷阱态（可能形成于配体交换过程），这些陷阱影响了其光致发光效率。所测得的迁移率数值偏低，表明量子点的钝化处理和电子耦合性能仍有改进空间。

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