基于钙钛矿量子点的纳米异质结可控合成、性质与应用研究

Perovskite semiconductors and nano-materials especially the quantum dots have achieved remarkable success in many fields during the last decade. Taking their respective characteristics and the new properties brought about by their mutual combinations will be of particular advantage and significance in terms of academic value, enhancement of device performance and development of new applications. This project intends to conduct a systematic study on the chemical synthesis of nano-heterojunctions composed of perovskite quantum dots and nano-materials. That is, to design from the viewpoint of the synthesis system and strategy, surface, interface, nanostructure and energy band engineering, develop synthesis methods for precisely controlling the composition, size, morphology and structure of the nano-heterojunctions. On this basis, study the chemical and physical properties of the nano-heterojunctions and explore corresponding applications in the fields of photoelectric, photovoltaic etc.

近年来钙钛矿半导体材料、纳米材料特别是量子点材料在众多领域均取得了令人瞩目的成功，如能充分利用它们各自的特性以及相互复合所带来的新性质，在学术价值、提升器件的性能、发展新应用等方面将具有特别的优势和意义。本项目拟开展对由钙钛矿量子点与纳米材料所构成的纳米异质结的化学合成研究，即从合成体系与策略、表面、界面、纳米结构与能带工程的角度进行设计，发展对纳米异质结的成分、尺寸、形貌和结构进行精确调控的合成方法。在此基础上，研究基于钙钛矿量子点纳米异质结的化学和物理性质，并探索其在光电、光伏等领域的应用。

近年来钙钛矿半导体材料、纳米材料特别是量子点材料在众多领域均取得了令人瞩目的成功，如能充分利用它们各自的特性以及相互复合所带来的新性质，在学术价值、提升器件的性能、发展新应用等方面将具有特别的优势和意义。本项目开展了由钙钛矿量子点与纳米材料所构成的纳米异质结的化学合成研究，即从合成体系与策略、表面、界面、纳米结构与能带工程的角度进行设计，发展对纳米异质结的成分、尺寸、形貌和结构进行精确调控的合成方法。在此基础上，研究了基于钙钛矿量子点纳米异质结的化学和物理性质，并初步探索了其在光电领域的应用，取得的主要研究成果如下。.（1）在合成方法上发展了钙钛矿纳米材料的常温合成与微流控合成，并与机器学习相结合对光谱性质进行了研究，成功预测了钙钛矿量子点的光谱特性，构建了钙钛矿量子点三元相图，通过对合成参数的调控，获得了形貌（量子点、超细纳米线、纳米棒）、结构和组成可控的钙钛矿纳米材料。采用室温原位转化法和离子交换法成功地合成了具有双荧光发射特性的钙钛矿-硫化铅量子点异质结材料，通过微纳颗粒异相形核诱导制备了三维钙钛矿手性单晶。.（2）研究了基于钙钛矿量子点的异质结材料的化学与物理性质，包括在溶液中和固态下的化学、光电、光声、手性特性。利用飞秒瞬态吸收光谱研究了钙钛矿-硫化铅量子点异质结的激子动力学性质，证明了钙钛矿向硫化铅有效的能量转移特性，对指导设计高效的量子点异质结光电器件具有重要意义。.（3）发展了基于钙钛矿量子点的纳米异质结高质量薄膜的制备方法，成功构建了结构新颖具有特殊光电响应特性的器件，包括基于石墨烯-钙钛矿的日盲光探测器、线偏与圆偏光电器件、电压和光波长调控的钙钛矿-氧化锌和钙钛矿-氧化铟锡异质结正负光电响应器件，研究了其光电特性与材料、器件参数的构效关系。