钙钛矿泛指一类晶体结构与钙钛矿相似的材料，由钙钛氧化物（CaTiO3）组成。

根据结构中使用的原子/分子的不同，钙钛矿具备了一系列令人印象深刻的有趣性质，包括超导性、铁电性、电荷有序性、自旋传输等等。因此，钙钛矿为物理学家、化学家和材料科学家带来了令人振奋的研究方向。

量子点（QDs），有时被称为半导体纳米晶体（NCs），是半导体材料的微小颗粒，直径在2-10纳米（10-50）个原子之间。量子点具有介于块状半导体和离散原子或分子之间的特性，它们的光电特性会随着尺寸和形状的变化而变化。量子点会表现出不同于大粒子的光学和电子特性。事实上，量子点在其光学和电子性质上往往会显示出量子尺寸效应，如可调谐和高效的光致发光（PL）、具有窄发射和光化学稳定性。这就是为什么量子点被用作有源元件纳入各种各样的设备和应用中，其中一些已经实现了商业化，例如基于量子点的显示器。

钙钛矿量子点（PQDs）是一类基于钙钛矿材料的量子点。虽然这个概念相对来说比较新颖，但它们已经被证明具有匹配或超过金属硫系量子点的特性：它们对缺陷的容忍度更高，具有出色的光致发光量子产率和高颜色纯度。这种特性非常适合电子和光电子应用，因此钙钛矿量子点在实际生活中有着具有巨大的应用潜力，其中一些已经正式投入生产使用，包括LED显示器和量子点太阳能电池。

 

钙钛矿量子点最新研究进展

1. 对碳纳米管直径如何影响光电探测器异质结的性能的探索[1]

来自中国河北工业大学和中国科学院的研究人员发现，增加SWCNTs/钙钛矿量子点异质结中单壁碳纳米管（SWCNTs）的直径可以改善两种材料之间异质结的光电性能。

SWCNT是由单层碳原子组成的六角形晶格，卷成无缝圆柱体，具有不同的带隙（即电子传导电流所需的能量），研究小组系统地测试了不同直径的SWCNT 在过氧化物QD异质结薄膜中对性能的影响。他们的研究表明，增加SWCNTs 的直径可以提高这类异质结薄膜的响应率、检测率和响应时间。这种效应可能是由于光生激子（一种携带能量、带中性电荷的电子，与正电子空穴结合）在薄膜中的分离和传输得到了增强。

 

2. TCI的分子掺杂剂促进了有机电子学的发展[2-6]

TCI 推出了一系列分子掺杂剂，可显著提高电荷载流子密度并改变有机电子器件的能级。分子掺杂剂提供了一个多功能平台，可根据特定应用需求调整有机半导体的光电特性，从而提高电导率和迁移率，改善各种电子和光电器件的接触特性。

TCI的p型和n型掺杂剂可应用于各种有机电子器件，如：有机发光二极管（OLED）、有机光伏（OPV）、钙钛矿太阳能电池（PSCs）、钙钛矿量子点LED的载流子输运层，以及有机电子研究领域中有机场效应晶体管（OFET）、OPV、热电器件的有源层。

 

3. 佳能开发出可用于下一代显示器的钙钛矿量子点油墨

佳能宣布已经开发出用于下一代显示器的钙钛矿量子点油墨，具有更高的耐用性和应用于高图像质量显示器的潜力。

量子点是直径只有几个纳米的半导体纳米晶体，可以发出高亮度和高色纯度的光。采用量子点技术的显示器因其色域宽广、视觉表现力强而日益受到关注。因此，用于显示器的量子点力求实现更高的色纯度和更高的光利用效率。此外，尽管迄今为止镉（Cd）一直是量子点的首选材料，但由于环境问题，人们对不含镉的材料越来越感兴趣。

 

4. 为钙钛矿量子点设计新型聚合物空穴传输材料（HTMs）[7]

韩国浦项科技大学（POSTECH）、雅周大学、大邱庆北科学技术院（DGIST）和国民大学的研究人员设计出了新型聚合物空穴传输材料，这种材料是钙钛矿量子点太阳能电池的关键要素，可显著提高其效率。

该团队的空穴传输材料包括基于硫和硒化合物的聚合物。这些聚合物具有结构特征，如分子间排列的平面化和锁定，从而增加电荷迁移率。此外，聚合物的不对称烷基取代基促进了分子相互作用，从而补充了细胞的电学性质。

 

5. 使用钙钛矿量子点制造全彩柔性微型LED[8]

韩国KIMM研究所的研究人员利用蓝色LED和钙钛矿量子点颜色转换层，制造出了全彩柔性微型LED器件。所展示的设备具有1mm像素间距的LED（25.4 PPI），可以弯曲半径为5mm而不会损坏。

研究人员使用了钙钛矿量子点（PQD）和硅氧烷复合材料，通过配体与硅烷复合材料交换PQD，然后通过添加含卤化物的阴离子盐进行表面激活。由于这种表面活化，研究人员表示，使用非极性有机溶剂，用硅烷配体构建PQD表面是可能的，这不会破坏PQD本身的性质。结果表明，与硅烷化合物交换的PQD在硅氧烷基体中表现出较高的分散性和在环境中良好的稳定性。

 

6. 利用钙钛矿量子点构建紫外线辐射测量装置[9]

来自中国科学院(CAS)、吉林大学和北京理工大学的一组研究人员使用钙钛矿量子点构建了一个紫外线辐射测量装置。

在户外条件下测量紫外线的强度是很重要的，因为更强的紫外线会导致更严重的晒伤，并有可能在晚年患上皮肤癌。在这项新研究中，研究人员建造了一种可穿戴设备，可以实时测量紫外线辐射，并将信息发送到手机上。

 

7. 基于钙钛矿的蓝色量子点合成和分析的新方法[10]

来自东京大学和山形大学的研究人员通过开发一种独特的自组织方法来生产溴化铅钙钛矿量子点，解决了制造蓝色量子点的困难。该研究还结合了尖端成像技术来表征这些新型蓝色量子点。

量子点（QDs）可用于光电设备和量子计算等领域，由于其封闭和独特的电子特性，被称为“人造原子”。量子点的特性介于体半导体与单个原子和分子之间，它们的光电特性因其大小和形状而异。量子点（QDs）在较小的光谱区域内具有较高的色彩强度、色彩可调谐性和显著的稳定性，因此被认为是具有吸引力的发光二极管（LEDs）发光成分材料。此外，与有机发光二极管（OLED）中使用的典型发光材料相比，基于QD的材料色彩更精致、寿命更长、生产成本更低，而且能耗要求更低。

 

8. 一种基于钙钛矿的窄谱蓝色量子点发射器[10]

东京大学的研究人员在被视为极具挑战性的蓝色发光量子点的开发方面取得了进展。他们的研究表明，使用一种新的自下而上的设计策略和自组织化学方法，可以帮助创造出一种高纯度的蓝色发光量子点材料（具有较窄的发射光谱）。

新开发的量子点具有一种特殊的化学成分，结合了有机和无机物，如铅钙钛矿、苹果酸和油胺，这些材料自排列成一个由64个铅原子组成的立方体。首席研究员中村英一（Eiichi Nakamura）教授说，“他们花了一年多的时间，系统地尝试不同的东西，才发现苹果酸是我们化学谜题的关键部分。”

 

9. 用于显示的高分辨率钙钛矿纳米晶体图形技术[11]

蔚山国立科学技术研究所（UNIST）的研究人员与大邱庆北科学技术研究所（DGIST）的研究人员合作，开发了生产超薄、高分辨率钙钛矿纳米晶体显示器的图形技术。该产品采用了一种非常简单的类似邮票的印刷工艺，这将促进这项新技术的商业化。

据悉，利用该技术可以制作出每英寸2550像素的RGB像素图案，比目前的高端智能手机的分辨率高出400%左右。

 

参考文献

1. Yu, Y., Wang, W., Li, X. et al. Diameter-dependent photoelectric performances of semiconducting carbon nanotubes/perovskite heterojunctions. Nano Res. (2023). https://doi.org/10.1007/s12274-023-5942-1

2. Alberto D. Scaccabarozzi, Aniruddha Basu, Filip Aniés, Jian Liu, Osnat Zapata-Arteaga, Ross Warren, Yuliar Firdaus, Mohamad Insan Nugraha, Yuanbao Lin, Mariano Campoy-Quiles, Norbert Koch, Christian Müller, Leonidas Tsetseris, Martin Heeney, and Thomas D. Anthopoulos Chemical Reviews 2022 122 (4), 4420-4492. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00581

3. Y. Xu, H. Sun, A. Liu, H. Zhu, W. Li, Y. Lin, Y. Noh, Adv. Mater. 2018, 30, 1801830. https://doi.org/10.1002/adma.201801830

4. I. Salzmann, G. Heimel, M. Oehzelt, S. Winkler, N. Koch, Acc. Chem. Res. 2016, 49, 370. https://doi.org/10.1021/acs.accounts.5b00438

5. J. Kim, D. Khim, K. Baeg, W. Park, S. Lee, M. Kang, Y. Noh, D. Kim, Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 7886. https://doi.org/10.1002/adfm.201602610

6. D. Lee, M. Kang, D. Lim, Y. Kim, J. Lee, D. Kim, K. Baeg, J. Mater. Chem. C 2018, 6, 5497. https://doi.org/10.1039/C8TC01076E

7. Dae Hwan Lee, Seyeong Lim, Chanhyeok Kim, Han Uk Lee, Dasol Chung, Yelim Choi, Jongmin Choi, Younghoon Kim, Sung Beom Cho, Hong Il Kim, and Taiho Park ACS Energy Letters 2023 8 (4), 1839-1847. https://doi.org/10.1021/acsenergylett.3c00211

8. Shim, H.C., Kim, J., Park, S.Y. et al. Sci Rep 13, 4836 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-31945-6

9. Yiqiang Z., Yaowen W., Zhexin L. et al. MATTER 2023 VOLUME 6, ISSUE 2, 506-520. https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.11.020

10. Olivier J. G. L. Chevalier, Takayuki Nakamuro, Wataru Sato, Satoru Miyashita, Takayuki Chiba, Junji Kido, Rui Shang, and Eiichi Nakamura. Journal of the American Chemical Society 2022 144 (46), 21146-21156. https://doi.org/10.1021/jacs.2c08227

11. JONG IK KWON, GYURI PARK, GWANG HEON LEE et al. SCIENCE ADVANCES 2022 Vol 8, Issue 43. https://doi.org/10.1126/sciadv.add0697

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