鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的制備與光電性質(zhì)研究報(bào)告

一、引言1.1研究背景與意義隨著科技的飛速發(fā)展，光電器件在通信、能源、探測(cè)等眾多領(lǐng)域發(fā)揮著愈發(fā)關(guān)鍵的作用。在光電器件的發(fā)展歷程中，材料與結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新始終是推動(dòng)其性能提升的核心要素。鈣鈦礦材料作為一種新型的半導(dǎo)體材料，憑借其獨(dú)特的物理性質(zhì)，在光電器件領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力，成為了近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。鈣鈦礦材料具有一系列優(yōu)異的特性，為光電器件的性能提升提供了有力支持。其載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度超長(zhǎng)，這使得光生載流子能夠在材料中長(zhǎng)距離傳輸，減少了復(fù)合的概率，從而提高了光電器件的光電轉(zhuǎn)換效率。例如，在鈣鈦礦太陽(yáng)能烏魯木齊城市遷居時(shí)空特征與社會(huì)空間重構(gòu)電池中，長(zhǎng)載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度有助于光生載流子更有效地傳輸?shù)诫姌O，降低了能量損耗。帶隙具有可調(diào)節(jié)性，通過(guò)改變鈣鈦礦材料的組成成分，可以靈活調(diào)整其帶隙，使其能夠吸收不同波長(zhǎng)的光，從而拓寬了光電器件的光譜響應(yīng)范圍。大吸收系數(shù)意味著鈣鈦礦材料能夠更高效地吸收光子，增加光生載流子的產(chǎn)生數(shù)量，研究這對(duì)于提高光電器件的靈敏度和響應(yīng)速度具有重要意義。高載流子遷移率使得載流子在材料中能夠快速移動(dòng)，進(jìn)一步提升了光電器件的性能。此外，鈣鈦礦材料還具備溶液加工能力，這使得其制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，成本較低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。在眾多的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)研究中，同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)勢(shì)，受到了廣泛關(guān)注。同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列是由兩種或多種不同的鈣鈦礦材料以同軸的方式排列形成的陣列結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)結(jié)合了不同鈣鈦礦材料的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了性能的優(yōu)化。例如，通過(guò)合理選擇核殼材料，可以在核殼之間創(chuàng)造出一個(gè)面積大且封閉的交界面，這個(gè)界面不僅可以保護(hù)內(nèi)部材料的穩(wěn)定性，還能夠?qū)崿F(xiàn)光信號(hào)的增強(qiáng)和更高的能量轉(zhuǎn)化效率。在一些光電器件中，同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列能夠有效調(diào)控載流子的傳輸，提高光電器件的響應(yīng)速度和效率。對(duì)鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的制備及其光電性質(zhì)的研究，具有重要的科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。在學(xué)術(shù)層面，深入研究鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列，有助于我們進(jìn)一步理解鈣鈦礦材料的物理性質(zhì)和光電轉(zhuǎn)換機(jī)制，為材料科學(xué)和物理學(xué)的發(fā)展提供新的思路和方法。通過(guò)探索不同制備方法對(duì)結(jié)構(gòu)和性能的影響，我們可以揭示材料結(jié)構(gòu)與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，為材料的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供理論依據(jù)。在應(yīng)用方面，該研究成果對(duì)光電器件的發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用。在太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，基于鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的設(shè)計(jì)，有望提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，降低成本，促進(jìn)太陽(yáng)能的廣泛應(yīng)用。在光電探測(cè)器領(lǐng)域，這種結(jié)構(gòu)可以拓寬光譜響應(yīng)范圍，提高探測(cè)器的靈敏度和響應(yīng)速度，滿足不同領(lǐng)域?qū)怆娞綔y(cè)的需求。在發(fā)光二極管領(lǐng)域，鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列能夠增強(qiáng)發(fā)光效率，提高器件的亮度和穩(wěn)定性，為照明和顯示技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)新的機(jī)遇。1.2研究目的與內(nèi)容本研究旨在深入探究鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的制備方法及其光電性質(zhì)，為其在光電器件領(lǐng)域的應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。具體研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：探索鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的制備方法：全面調(diào)研和深入分析現(xiàn)有的各種制備技術(shù)，如超浸潤(rùn)自組裝技術(shù)與離子交換法結(jié)合、模板輔助連續(xù)印刷策略等，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化。系統(tǒng)研究制備過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)，如前驅(qū)體溶液的濃度、溶劑成分及比例、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等對(duì)鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的形貌、結(jié)構(gòu)和結(jié)晶質(zhì)量的影響規(guī)律。通過(guò)精細(xì)調(diào)控這些參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的精確控制，制備出具有理想形貌、結(jié)構(gòu)和高質(zhì)量結(jié)晶的陣列。研究鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的光電性質(zhì)：運(yùn)用多種先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)和設(shè)備，如光電流測(cè)試、響應(yīng)度測(cè)試、光譜響應(yīng)測(cè)試等，對(duì)制備得到的鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的光電性能進(jìn)行全面、深入的表征和分析。詳細(xì)研究其在不同波長(zhǎng)光照射下的光電流、響應(yīng)度、光譜響應(yīng)等特性，揭示其光電轉(zhuǎn)換機(jī)制和規(guī)律。同時(shí)，研究溫度、濕度等環(huán)境因素對(duì)其光電性能的影響，評(píng)估其在實(shí)際應(yīng)用中的穩(wěn)定性和可靠性。分析影響鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列光電性質(zhì)的因素：從材料的組成、結(jié)構(gòu)、界面特性等多個(gè)角度出發(fā)，深入分析影響鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列光電性質(zhì)的關(guān)鍵因素。研究不同鈣鈦礦材料的組合方式、核殼結(jié)構(gòu)的比例、界面的質(zhì)量等對(duì)光電性能的影響機(jī)制。通過(guò)優(yōu)化材料的組成和結(jié)構(gòu)，改善界面特性，提高鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的光電性能，為其在光電器件中的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。1.3研究方法與創(chuàng)新點(diǎn)本研究綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)研究和理論分析相結(jié)合的方法，深入開(kāi)展對(duì)鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的研究。在實(shí)驗(yàn)方面，采用超浸潤(rùn)自組裝技術(shù)與離子交換法相結(jié)合的方法制備鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列。通過(guò)微結(jié)構(gòu)硅柱的退浸潤(rùn)誘導(dǎo)，精確調(diào)控前驅(qū)體鈣鈦礦一維陣列的位置和形狀，為后續(xù)的離子交換反應(yīng)奠定良好的基礎(chǔ)。利用離子交換法，將前驅(qū)體鈣鈦礦一維納米線陣列中的鹵素進(jìn)行交換，通過(guò)精確控制交換的時(shí)間和鹵素的種類，成功制備出具有不同鹵素比和組成成分的鈣鈦礦同軸異質(zhì)一維納米線陣列。在制備過(guò)程中，對(duì)鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的濃度、溶劑成分及比例等參數(shù)進(jìn)行精細(xì)優(yōu)化，以確保制備出的鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列具有良好的形貌和性能。使用掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）等微觀表征手段，對(duì)制備得到的鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的形貌、結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)觀察和分析，深入了解其微觀結(jié)構(gòu)特征。運(yùn)用光電流測(cè)試系統(tǒng)、光譜儀等設(shè)備，對(duì)其光電性能進(jìn)行全面測(cè)試和表征，獲取準(zhǔn)確的光電性能數(shù)據(jù)。在理論分析方面，建立相應(yīng)的物理模型，運(yùn)用量子力學(xué)、固體物理學(xué)等相關(guān)理論，對(duì)鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的光電轉(zhuǎn)換機(jī)制進(jìn)行深入探討和分析。通過(guò)理論計(jì)算，預(yù)測(cè)不同結(jié)構(gòu)和組成的鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的光電性能，為實(shí)驗(yàn)研究提供理論指導(dǎo)和方向。本研究的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：在制備方法上，創(chuàng)新性地將超浸潤(rùn)自組裝技術(shù)與離子交換法相結(jié)合，這種組合方式為鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的制備提供了一種全新的思路和方法。通過(guò)超浸潤(rùn)自組裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)了前驅(qū)體鈣鈦礦一維陣列的精確調(diào)控，為后續(xù)的離子交換反應(yīng)創(chuàng)造了有利條件，而離子交換法的運(yùn)用則使得制備具有不同組成和結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列成為可能。在性能研究方面，深入研究了鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列在不同環(huán)境條件下的光電性能，全面評(píng)估了其在實(shí)際應(yīng)用中的穩(wěn)定性和可靠性。通過(guò)對(duì)環(huán)境因素影響的研究，為鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列在光電器件中的實(shí)際應(yīng)用提供了更具針對(duì)性的解決方案和理論依據(jù)。二、鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列概述2.1鈣鈦礦材料特性2.1.1基本結(jié)構(gòu)與分類鈣鈦礦材料具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)，其基本化學(xué)式為ABX?。在這種結(jié)構(gòu)中，A位通常是半徑較大的陽(yáng)離子，如有機(jī)陽(yáng)離子甲胺離子（CH?NH??，MA?）、甲脒離子（HC(NH?)??，F(xiàn)A?），或者堿金屬離子銫離子（Cs?）等；B位是半徑較小的金屬陽(yáng)離子，常見(jiàn)的有鉛離子（Pb2?）、錫離子（Sn2?）等；X位則是鹵素陰離子，如氯離子（Cl?）、溴離子（Br?）、碘離子（I?）。從空間結(jié)構(gòu)上看，B離子位于立方晶胞的中心，被6個(gè)X離子包圍形成配位立方八面體，配位數(shù)為6；A離子位于立方晶胞的角頂，被12個(gè)X離子包圍形成配位八面體，配位數(shù)為12，A離子和X離子半徑相近，共同構(gòu)成立方密堆積。這種特殊的結(jié)構(gòu)賦予了鈣鈦礦材料一系列獨(dú)特的物理性質(zhì)。根據(jù)組成成分的不同，鈣鈦礦材料主要分為有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦和全無(wú)機(jī)鈣鈦礦。有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦結(jié)合了有機(jī)和無(wú)機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的可加工性和柔韌性。以甲基銨鉛碘（CH?NH?PbI?，MAPbI?）為代表，有機(jī)陽(yáng)離子（MA?）的引入使得材料在保持較好光電性能的同時(shí)，具備了溶液加工的特性，能夠通過(guò)溶液旋涂、刮涂等方法制備成薄膜，大大降低了制備成本和工藝難度。全無(wú)機(jī)鈣鈦礦則不含有機(jī)成分，以銫鉛鹵化物（CsPbX?，X=Cl，Br，I）為典型代表。由于沒(méi)有有機(jī)成分，全無(wú)機(jī)鈣鈦礦具有更高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，在高溫和惡劣環(huán)境下能夠保持較好的性能，更適合一些對(duì)穩(wěn)定性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景，如空間光伏領(lǐng)域。除了上述常見(jiàn)的分類，還有無(wú)鉛鈣鈦礦材料。由于傳統(tǒng)鈣鈦礦材料中的鉛元素具有毒性，對(duì)環(huán)境和人體健康存在潛在危害，無(wú)鉛鈣鈦礦材料的研究受到了廣泛關(guān)注?？蒲腥藛T嘗試用其他金屬離子替代鉛離子，如用錫離子（Sn2?）、鍺離子（Ge2?）等替代鉛離子形成鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。雖然這些無(wú)鉛鈣鈦礦材料在一定程度上解決了鉛污染問(wèn)題，但在性能上與含鉛鈣鈦礦仍存在一定差距，如光電轉(zhuǎn)換效率較低、穩(wěn)定性有待提高等，目前仍處于研究和發(fā)展階段。2.1.2優(yōu)異光電性能鈣鈦礦材料之所以在光電器件領(lǐng)域引起廣泛關(guān)注，主要源于其一系列優(yōu)異的光電性能。首先是高吸光系數(shù)，鈣鈦礦材料在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有極高的吸光系數(shù)，通?？蛇_(dá)10?cm?1數(shù)量級(jí)。以MAPbI?為例，其在500-800nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)，吸光系數(shù)超過(guò)10?cm?1。這意味著極薄的鈣鈦礦層就能有效吸收大量光子，產(chǎn)生豐富的光生載流子。在太陽(yáng)能電池中，僅需幾百納米厚的鈣鈦礦層，就能充分吸收太陽(yáng)光中的能量，相比傳統(tǒng)的硅基太陽(yáng)能電池，大大減少了材料的使用量和成本。長(zhǎng)載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度也是鈣鈦礦材料的重要優(yōu)勢(shì)之一。在MAPbI?中，載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度可達(dá)100-1000nm，這使得光生載流子能夠在材料中長(zhǎng)距離傳輸而不發(fā)生復(fù)合。在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中，長(zhǎng)載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度有助于光生載流子更有效地傳輸?shù)诫姌O，減少了能量損耗，提高了光電轉(zhuǎn)換效率。而在光電探測(cè)器中，長(zhǎng)載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度則能夠提高探測(cè)器的響應(yīng)速度和靈敏度，使得探測(cè)器能夠更快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)光信號(hào)。帶隙可調(diào)節(jié)性是鈣鈦礦材料的又一突出特性。通過(guò)改變鈣鈦礦材料的組成成分，如調(diào)整A位陽(yáng)離子、B位金屬離子或X位鹵素陰離子的種類和比例，可以靈活地調(diào)整其帶隙。例如，在CsPbX?體系中，當(dāng)X從Cl逐漸變?yōu)镮時(shí)，材料的帶隙從3.0eV左右逐漸減小到1.7eV左右。這種可調(diào)節(jié)的帶隙特性使得鈣鈦礦材料能夠吸收不同波長(zhǎng)的光，從而拓寬了光電器件的光譜響應(yīng)范圍。在太陽(yáng)能電池中，可以根據(jù)不同的光照條件和應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)合適帶隙的鈣鈦礦材料，以提高對(duì)太陽(yáng)能的利用效率；在光電探測(cè)器中，可調(diào)節(jié)的帶隙能夠使探測(cè)器適應(yīng)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)探測(cè)，滿足多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景。此外，鈣鈦礦材料還具有高載流子遷移率，這使得載流子在材料中能夠快速移動(dòng)，進(jìn)一步提升了光電器件的性能。同時(shí)，鈣鈦礦材料具備溶液加工能力，這使得其制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，成本較低，適合大規(guī)模生產(chǎn)，為其在光電器件領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供了有力支持。2.2同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列介紹2.2.1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列是一種具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的材料體系，其基本結(jié)構(gòu)為核殼結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，內(nèi)部的核與外部的殼由不同組成或結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦材料構(gòu)成。以常見(jiàn)的鈣鈦礦同軸異質(zhì)一維納米線陣列為例，納米線的中心部分為核層，外層則為殼層，核層和殼層之間形成一個(gè)緊密的界面。這種結(jié)構(gòu)的形成可以通過(guò)多種方法實(shí)現(xiàn)，如前文提到的超浸潤(rùn)自組裝技術(shù)與離子交換法結(jié)合。通過(guò)微結(jié)構(gòu)硅柱的退浸潤(rùn)誘導(dǎo)，精確調(diào)控前驅(qū)體鈣鈦礦一維陣列的位置和形狀，然后利用離子交換法，將前驅(qū)體鈣鈦礦一維納米線陣列中的鹵素進(jìn)行交換，從而制備出具有不同鹵素比和組成成分的鈣鈦礦同軸異質(zhì)一維納米線陣列。鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列具有諸多優(yōu)勢(shì)。從光吸收角度來(lái)看，核殼結(jié)構(gòu)能夠增強(qiáng)光的吸收。不同的鈣鈦礦材料對(duì)光的吸收特性不同，通過(guò)合理設(shè)計(jì)核殼材料的組成和結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同波長(zhǎng)光的有效吸收。例如，選擇帶隙較寬的鈣鈦礦材料作為殼層，帶隙較窄的作為核層，殼層可以先吸收高能量的光子，剩余的低能量光子則被核層吸收，從而拓寬了材料對(duì)光的吸收范圍，提高了光吸收效率。在太陽(yáng)能電池中，這種增強(qiáng)的光吸收特性能夠增加光生載流子的產(chǎn)生數(shù)量，為提高光電轉(zhuǎn)換效率奠定基礎(chǔ)。在電荷傳輸方面，同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)能夠促進(jìn)電荷的有效傳輸。由于核殼材料的能帶結(jié)構(gòu)不同，在核殼界面處會(huì)形成內(nèi)建電場(chǎng)。當(dāng)光生載流子產(chǎn)生后，在內(nèi)建電場(chǎng)的作用下，電子和空穴會(huì)分別向不同的方向傳輸，從而實(shí)現(xiàn)電荷的快速分離和傳輸。這種電荷傳輸機(jī)制減少了電荷的復(fù)合概率，提高了電荷的傳輸效率。在光電探測(cè)器中，快速的電荷傳輸能夠提高探測(cè)器的響應(yīng)速度，使其能夠更及時(shí)地檢測(cè)到光信號(hào)的變化。此外，鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列還具有良好的穩(wěn)定性。殼層可以對(duì)核層起到保護(hù)作用，減少外界環(huán)境因素對(duì)核層的影響。在實(shí)際應(yīng)用中，鈣鈦礦材料容易受到溫度、濕度、光照等環(huán)境因素的影響而發(fā)生性能衰退。而同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的殼層能夠阻擋外界環(huán)境中的水分、氧氣等對(duì)核層的侵蝕，從而提高了材料的穩(wěn)定性和使用壽命。在太陽(yáng)能電池中，穩(wěn)定性的提高意味著電池能夠在更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持高效的工作狀態(tài)，降低了維護(hù)成本，提高了太陽(yáng)能發(fā)電的可靠性。2.2.2應(yīng)用領(lǐng)域與前景鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列憑借其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能，在多個(gè)光電器件領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。在太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，基于鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的太陽(yáng)能電池具有提高光電轉(zhuǎn)換效率的潛力。如前文所述，其增強(qiáng)的光吸收和高效的電荷傳輸特性，能夠有效提高太陽(yáng)能電池對(duì)光的利用效率和電荷的收集效率。目前，單結(jié)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)取得了顯著進(jìn)展，而將鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列應(yīng)用于太陽(yáng)能電池中，有望進(jìn)一步突破現(xiàn)有效率瓶頸，實(shí)現(xiàn)更高的光電轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)，由于鈣鈦礦材料的溶液加工特性和同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的可設(shè)計(jì)性，這種太陽(yáng)能電池還具有成本低、制備工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，有利于大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)化應(yīng)用，為解決能源問(wèn)題提供了新的途徑。在光電探測(cè)器領(lǐng)域，鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列也具有重要的應(yīng)用價(jià)值。其快速的電荷傳輸和寬光譜響應(yīng)特性，使得基于該結(jié)構(gòu)的光電探測(cè)器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)光信號(hào)的快速、靈敏檢測(cè)。在通信領(lǐng)域，高速光電探測(cè)器是實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵器件，鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列光電探測(cè)器有望滿足這一需求，提高通信系統(tǒng)的傳輸速率和穩(wěn)定性。在生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，對(duì)光電探測(cè)器的靈敏度和選擇性要求較高，通過(guò)合理設(shè)計(jì)鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的組成和結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)特定波長(zhǎng)光信號(hào)的高靈敏度檢測(cè)，為這些領(lǐng)域的檢測(cè)技術(shù)提供了新的解決方案。在發(fā)光二極管領(lǐng)域，鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列同樣具有潛在的應(yīng)用前景。通過(guò)調(diào)控核殼材料的組成和結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)光顏色和發(fā)光效率的精確控制。與傳統(tǒng)的發(fā)光二極管材料相比，鈣鈦礦材料具有高發(fā)光量子效率和可調(diào)節(jié)帶隙的優(yōu)勢(shì)，將其制成同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列，能夠進(jìn)一步優(yōu)化發(fā)光性能。在照明領(lǐng)域，基于鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的發(fā)光二極管有望實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能、環(huán)保的照明效果；在顯示領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)高分辨率、高色彩飽和度的顯示效果，為照明和顯示技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)新的機(jī)遇。未來(lái)，隨著對(duì)鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列研究的不斷深入，其在更多領(lǐng)域的應(yīng)用也將逐漸被開(kāi)發(fā)出來(lái)。在傳感器領(lǐng)域，利用其對(duì)光、電、熱等物理量的敏感特性，有望開(kāi)發(fā)出高靈敏度、高選擇性的傳感器，用于檢測(cè)氣體、生物分子等物質(zhì)。在量子信息領(lǐng)域，鈣鈦礦材料的量子特性與同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的協(xié)同作用，可能為量子比特、量子通信等技術(shù)的發(fā)展提供新的思路和材料基礎(chǔ)。盡管目前鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列在應(yīng)用中還面臨一些挑戰(zhàn)，如穩(wěn)定性的進(jìn)一步提高、制備工藝的優(yōu)化等，但隨著研究的不斷推進(jìn)和技術(shù)的不斷進(jìn)步，這些問(wèn)題有望得到解決，其在光電器件領(lǐng)域的應(yīng)用前景將更加廣闊。三、制備方法研究3.1模板輔助連續(xù)印刷策略3.1.1制備過(guò)程與原理模板輔助連續(xù)印刷策略是一種創(chuàng)新的制備鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的方法，中科院化學(xué)所的研究團(tuán)隊(duì)在這方面取得了重要進(jìn)展。以制備MAPbBr?-MAPbI?異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列為例，該方法首先利用具有墻形空腔結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷（PDMS）模板進(jìn)行印刷。將含有MAPbBr?前驅(qū)體的溶液滴加到PDMS模板的墻形空腔中，在一定條件下，溶液在空腔內(nèi)均勻分布。隨著溶劑的揮發(fā)，MAPbBr?前驅(qū)體逐漸結(jié)晶，形成尺寸一致且結(jié)晶均勻的MAPbBr?陣列。這一過(guò)程利用了PDMS模板的限域作用，使得MAPbBr?能夠在特定的區(qū)域內(nèi)生長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)其位置和形狀的精確控制。隨后，采用簡(jiǎn)單的刮涂策略，將MAPbI?前驅(qū)體溶液限域在具有矩形空腔結(jié)構(gòu)的PDMS模板內(nèi)。由于PDMS模板具有高透明特性，在顯微鏡的輔助下，可將限域有MAPbI?前驅(qū)體溶液的矩形空腔PDMS模板與預(yù)成型的MAPbBr?陣列嚴(yán)格對(duì)齊。隨著溶劑的進(jìn)一步揮發(fā)，在矩形空腔PDMS模板和預(yù)成型MAPbBr?陣列的協(xié)同誘導(dǎo)下，MAPbI?前驅(qū)體溶液逐步收縮并包覆在MAPbBr?微米線的特定區(qū)域，最終形成具有多異質(zhì)區(qū)域的MAPbBr?-MAPbI?異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列。在這個(gè)過(guò)程中，MAPbI?前驅(qū)體溶液在特定的模板和環(huán)境條件下，圍繞MAPbBr?微米線進(jìn)行結(jié)晶生長(zhǎng)，從而形成了同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的形成是基于模板的物理限制和前驅(qū)體溶液的結(jié)晶行為，通過(guò)精確控制這些因素，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的精確制備。3.1.2材料與工藝優(yōu)化在利用模板輔助連續(xù)印刷策略制備鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的過(guò)程中，材料的溶解損傷是一個(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。為了避免MAPbI?異質(zhì)區(qū)域的引入對(duì)預(yù)成型的MAPbBr?陣列造成損傷，研究人員對(duì)MAPbI?前驅(qū)體溶液的濃度、溶劑成分及比例進(jìn)行了精細(xì)優(yōu)化。MAPbI?在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶劑中的溶解度隨溫度升高而降低，因此在溶劑中添加DMF并結(jié)合熱處理，有利于MAPbI?快速結(jié)晶，從而最大程度避免溶解損傷。在實(shí)際操作中，通過(guò)精確控制DMF的添加量和熱處理的溫度、時(shí)間等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)MAPbI?結(jié)晶過(guò)程的有效調(diào)控。然而，快速結(jié)晶過(guò)程往往會(huì)導(dǎo)致MAPbI?的晶體質(zhì)量較差。為了改善MAPbI?的結(jié)晶致密度，研究人員進(jìn)一步在MAPbI?前驅(qū)體溶液的溶劑中引入具有豐富C=O基團(tuán)和N-H基團(tuán)的離子液體MAAc。MAAc中的C=O基團(tuán)與Pb形成強(qiáng)絡(luò)合配位作用，N-H…I氫鍵作用也得以增強(qiáng)，這使得MAPbI?前驅(qū)體溶液的穩(wěn)定性顯著提高。在這種情況下，MAPbI?可以在預(yù)成型的MAPbBr?陣列上進(jìn)行均勻包覆且致密結(jié)晶。通過(guò)系統(tǒng)地研究MAAc的添加量、與其他溶劑的比例等因素對(duì)結(jié)晶過(guò)程的影響，確定了最佳的工藝參數(shù)，成功制備了具有均勻包覆形貌的MAPbBr?-MAPbI?異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列。經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，MAPbI?異質(zhì)區(qū)域的引入對(duì)預(yù)成型的MAPbBr?陣列幾乎無(wú)損傷，而且該結(jié)構(gòu)的不同區(qū)域?qū)θ肷涔庹宫F(xiàn)出穩(wěn)定且差異明顯的光響應(yīng)，為后續(xù)在光電器件中的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。3.2超浸潤(rùn)自組裝技術(shù)與離子交換法結(jié)合3.2.1獨(dú)特制備流程超浸潤(rùn)自組裝技術(shù)與離子交換法結(jié)合是一種制備鈣鈦礦同軸異質(zhì)一維納米線陣列的有效方法。該方法的核心在于通過(guò)微結(jié)構(gòu)硅柱的退浸潤(rùn)誘導(dǎo)，精確調(diào)控前驅(qū)體鈣鈦礦一維陣列的位置和形狀，為后續(xù)的離子交換反應(yīng)創(chuàng)造有利條件。具體制備流程如下：首先，在模板表面滴加分子式為a?-nbncx?的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，這里的a為hc(nh?)??或ch?nh??，b為cs?，c為ge2?、sn2?和pb2?中的一種，x為cl、br和i中的一種。然后在其上覆蓋二氧化硅基底，形成三明治結(jié)構(gòu)。在一定條件下烘干，使溶劑揮發(fā)，此時(shí)鈣鈦礦前驅(qū)體溶液在模板的微結(jié)構(gòu)硅柱的作用下，發(fā)生退浸潤(rùn)誘導(dǎo)，從而在二氧化硅基底上形成分布有鈣鈦礦一維納米線陣列。這一步驟利用了超浸潤(rùn)自組裝技術(shù)，通過(guò)模板的微結(jié)構(gòu)精確控制了鈣鈦礦一維納米線陣列的位置和形狀，有利于后續(xù)器件的集成。接著，將帶有鈣鈦礦一維納米線陣列的二氧化硅基底有鈣鈦礦一維納米線陣列的一面朝上，浸泡在鹵素y離子源溶液中，進(jìn)行離子交換反應(yīng)。這里的y為cl、br和i中的一種，且與x不相同。在離子交換過(guò)程中，前驅(qū)體鈣鈦礦一疏葉駱駝刺生物固氮空間變異及其控制因素研究維納米線陣列中的鹵素x與鹵素y離子源溶液中的y發(fā)生交換。通過(guò)精確控制交換的時(shí)間，可以得到不同鹵素比的鈣鈦礦同軸異質(zhì)一維納米線陣列（核殼結(jié)構(gòu)一維納米線陣列）；通過(guò)控制鹵素的種類，也可以得到各種不同組成成分的鈣鈦礦核殼結(jié)構(gòu)一維納米線陣列。完成離子交換后，進(jìn)行清洗，去除表面殘留的雜質(zhì)，然后加熱，得到分布有鈣鈦礦同軸異質(zhì)一維納米線陣的二氧化硅基底。最后，在鈣鈦礦同軸異質(zhì)一維納米線陣列的表面沉積電極層，電極層通常包括厚度為10-30nm的鉻層和厚度為80-100nm的金層，至此得到具有鈣鈦礦同軸異質(zhì)一維納米線陣列的光電器件。3.2.2對(duì)納米線特性的影響這種結(jié)合超浸潤(rùn)自組裝技術(shù)與離子交換法的制備方法，對(duì)鈣鈦礦同軸異質(zhì)一維納米線陣列的特性產(chǎn)生了多方面的影響。在位置和形狀調(diào)控方面，通過(guò)微結(jié)構(gòu)硅柱的退浸潤(rùn)誘導(dǎo)，能夠精確地控制前驅(qū)體鈣鈦礦一維陣列的位置和形狀。與傳統(tǒng)制備方法相比，這種方法制備的納米線陣列更加規(guī)則、有序，有利于后續(xù)的集成和應(yīng)用。例如，在光電器件中，有序的納米線陣列可以提高光的吸收和電荷的傳輸效率，從而提升器件的性能。在鹵素比及成分調(diào)控方面，離子交換法發(fā)揮了關(guān)鍵作用。通過(guò)控制離子交換的時(shí)間和鹵素的種類，可以精確地調(diào)整鈣鈦礦同軸異質(zhì)一維納米線陣列的鹵素比和組成成分。不同的鹵素比和組成成分會(huì)導(dǎo)致納米線的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化。當(dāng)鹵素比發(fā)生改變時(shí)，納米線的帶隙會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化，從而影響其對(duì)光的吸收和發(fā)射特性。在光電探測(cè)器中，可以通過(guò)調(diào)整鹵素比和組成成分，使納米線對(duì)特定波長(zhǎng)的光具有更高的響應(yīng)度，提高探測(cè)器的靈敏度和選擇性。而且，這種方法制備的鈣鈦礦一維納米線陣列表面光滑均一，缺陷較少，有利于提高光電器件的穩(wěn)定性及響應(yīng)度。光滑均一的表面可以減少電荷的散射和復(fù)合，提高電荷的傳輸效率，從而提升光電器件的性能。3.3其他制備方法探討除了上述兩種制備方法外，還有一些其他的制備方法在鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的研究中也有應(yīng)用。溶液法是一種常見(jiàn)的制備方法，它利用鈣鈦礦材料在溶液中的溶解性，通過(guò)溶液的旋涂、滴涂等方式將鈣鈦礦前驅(qū)體溶液涂覆在基底上，然后經(jīng)過(guò)退火等處理使其結(jié)晶形成鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。溶液法的優(yōu)點(diǎn)是制備工藝簡(jiǎn)單、成本低，適合大規(guī)模制備。在制備鈣鈦礦薄膜時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整溶液的濃度、旋涂速度等參數(shù)來(lái)控制薄膜的厚度和質(zhì)量。溶液法也存在一些缺點(diǎn)，如制備過(guò)程中容易引入雜質(zhì)，導(dǎo)致晶體質(zhì)量不高，而且對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的制備，溶液法的精確控制難度較大。外延生長(zhǎng)法也是一種重要的制備方法，它是在單晶襯底上，按照襯底的晶體結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)一層新的晶體。在外延生長(zhǎng)過(guò)程中，新生長(zhǎng)的晶體與襯底的晶體結(jié)構(gòu)具有一定的取向關(guān)系，從而可以制備出高質(zhì)量的鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列。外延生長(zhǎng)法可以精確控制晶體的生長(zhǎng)方向和結(jié)構(gòu)，制備出的材料晶體質(zhì)量高、缺陷少，在制備高質(zhì)量的鈣鈦礦單晶時(shí)，外延生長(zhǎng)法能夠保證晶體的完整性和一致性。該方法的制備成本較高，對(duì)設(shè)備和工藝要求嚴(yán)格，而且生長(zhǎng)過(guò)程較為復(fù)雜，生長(zhǎng)速度較慢，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。還有一些其他的制備方法，如物理氣相沉積法、化學(xué)氣相沉積法等。物理氣相沉積法是通過(guò)物理手段將固體材料蒸發(fā)或?yàn)R射成氣態(tài)原子或分子，然后在基底上沉積形成薄膜或結(jié)構(gòu)?；瘜W(xué)氣相沉積法則是利用氣態(tài)的化學(xué)物質(zhì)在基底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)物質(zhì)并沉積在基底上。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)具體的需求和條件選擇合適的制備方法。隨著研究的不斷深入，新的制備方法和技術(shù)也在不斷涌現(xiàn)，為鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的制備和性能優(yōu)化提供了更多的可能性。四、光電性質(zhì)研究4.1光響應(yīng)特性4.1.1不同波長(zhǎng)光的響應(yīng)差異以MAPbBr?-MAPbI?異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列為具體案例，其對(duì)不同波長(zhǎng)光展現(xiàn)出明顯的光電流和響應(yīng)度差異。在相同功率的450nm入射光照射下，異質(zhì)結(jié)構(gòu)的MAPbBr?區(qū)域表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，其光電流和響應(yīng)度R均明顯優(yōu)于MAPbI?包覆區(qū)域。這是因?yàn)镸APbBr?的帶隙相對(duì)較寬，更適合吸收波長(zhǎng)較短、能量較高的藍(lán)光（450nm屬于藍(lán)光范圍）。當(dāng)450nm光照射時(shí)，光子能量與MAPbBr?的帶隙匹配較好，能夠有效地激發(fā)電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，產(chǎn)生大量的光生載流子，從而形成較大的光電流和較高的響應(yīng)度。而MAPbI?的帶隙較窄，對(duì)450nm光的吸收效率較低，光生載流子產(chǎn)生數(shù)量較少，導(dǎo)致光電流和響應(yīng)度相對(duì)較低。相反，在相同功率的650nm激光照射下，情況發(fā)生了逆轉(zhuǎn)，異質(zhì)結(jié)構(gòu)的MAPbBr?區(qū)域的光電流和響應(yīng)度R則顯著弱于MAPbI?包覆區(qū)域。650nm屬于紅光范圍，光子能量較低，與MAPbI?較窄的帶隙匹配度更高。此時(shí)，MAPbI?能夠更有效地吸收650nm光，激發(fā)產(chǎn)生更多的光生載流子，進(jìn)而形成較大的光電流和較高的響應(yīng)度。而MAPbBr?由于帶隙較寬，對(duì)650nm光的吸收能力較弱，光生載流子產(chǎn)生不足，光電流和響應(yīng)度相應(yīng)較低。這種對(duì)不同波長(zhǎng)光的響應(yīng)差異，源于MAPbBr?和MAPbI?的晶體結(jié)構(gòu)和電子云分布不同。晶體結(jié)構(gòu)決定了原子的排列方式和化學(xué)鍵的性質(zhì)，從而影響了材料對(duì)光的吸收和發(fā)射特性。電子云分布則直接關(guān)系到電子的躍遷概率和能量狀態(tài)，不同的電子云分布使得材料對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收能力產(chǎn)生差異。在MAPbBr?和MAPbI?中，由于鹵素離子（Br?和I?）的不同，導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)和電子云分布存在差異，進(jìn)而表現(xiàn)出對(duì)不同波長(zhǎng)光的響應(yīng)差異。4.1.2邏輯態(tài)表現(xiàn)與應(yīng)用基于MAPbBr?-MAPbI?異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列對(duì)不同波長(zhǎng)光的響應(yīng)特性，可以實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)切換邏輯態(tài)。當(dāng)選擇合理的閾值和輸入光強(qiáng)后，該異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列上不同像素點(diǎn)能夠表現(xiàn)出準(zhǔn)確且穩(wěn)定的波長(zhǎng)切換的邏輯態(tài)。在450nm光照射下，若光電流或響應(yīng)度超過(guò)設(shè)定的閾值，則定義為邏輯“1”態(tài)；在650nm光照射下，若光電流或響應(yīng)度低于設(shè)定的閾值，則定義為邏輯“0”態(tài)。通過(guò)這種方式，利用光波長(zhǎng)的變化來(lái)控制邏輯態(tài)的切換，實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)到邏輯信號(hào)的轉(zhuǎn)換。這種波長(zhǎng)切換邏輯態(tài)在邏輯門(mén)中具有重要應(yīng)用。結(jié)合靈活的電極設(shè)計(jì)，在單個(gè)MAPbBr?-MAPbI?異質(zhì)結(jié)構(gòu)單元上成功實(shí)現(xiàn)了“與”和“或”邏輯門(mén)。以“與”邏輯門(mén)為例，當(dāng)450nm光和650nm光同時(shí)照射時(shí)，只有當(dāng)兩個(gè)區(qū)域的光電流或響應(yīng)度都滿足特定條件（例如都超過(guò)各自的閾值）時(shí)，輸出才為邏輯“1”，否則為邏輯“0”。對(duì)于“或”邏輯門(mén)，只要450nm光或650nm光照射下的光電流或響應(yīng)度滿足條件（超過(guò)閾值），輸出即為邏輯“1”。在實(shí)際應(yīng)用中，這種基于鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的邏輯門(mén)可用于構(gòu)建光控邏輯電路，實(shí)現(xiàn)高速、低功耗的數(shù)據(jù)傳輸和計(jì)算。在光通信領(lǐng)域，可用于光信號(hào)的處理和邏輯運(yùn)算，提高通信系統(tǒng)的效率和可靠性；在光計(jì)算領(lǐng)域，有望為光計(jì)算機(jī)的發(fā)展提供新的技術(shù)支持，推動(dòng)計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步。4.2能量轉(zhuǎn)移與光電轉(zhuǎn)換效率4.2.1能量轉(zhuǎn)移機(jī)制分析在低維鈣鈦礦材料中，能量轉(zhuǎn)移是一個(gè)重要的物理過(guò)程。當(dāng)?shù)途S鈣鈦礦材料與有機(jī)分子形成配合物時(shí)，它們之間會(huì)發(fā)生能量轉(zhuǎn)移過(guò)程。以CsPbBr?鈣鈦礦納米材料與羅丹明B（RhB）分子的配合物為例，其能量轉(zhuǎn)移機(jī)制主要包括F?rster共振能量轉(zhuǎn)移和Dexter能量轉(zhuǎn)移。F?rster共振能量轉(zhuǎn)移是基于偶極-偶極相互作用，當(dāng)供體（如CsPbBr?）的發(fā)射光譜與受體（如RhB）的吸收光譜有一定程度的重疊，且供體與受體之間的距離在一定范圍內(nèi)（通常為1-10nm）時(shí)，能量可以通過(guò)非輻射的方式從供體轉(zhuǎn)移到受體。在這個(gè)過(guò)程中，供體分子的激發(fā)態(tài)能量通過(guò)空間的電磁耦合傳遞給受體分子，使受體分子躍遷到激發(fā)態(tài)，而供體分子則回到基態(tài)。對(duì)于塊狀量子點(diǎn)CsPbBr?-RhB配合物，由于量子點(diǎn)尺寸較大，量子限域效應(yīng)相對(duì)較弱，載流子密度較低，此時(shí)F?rster共振能量轉(zhuǎn)移是主要的轉(zhuǎn)移途徑。隨著量子點(diǎn)尺寸減小，量子限域效應(yīng)增強(qiáng)，載流子密度增加，導(dǎo)致CsPbBr?量子點(diǎn)與羅丹明B分子間電子耦合增強(qiáng)，Dexter能量轉(zhuǎn)移開(kāi)始占據(jù)主導(dǎo)地位。Dexter能量轉(zhuǎn)移是通過(guò)電子的直接交換進(jìn)行的，需要供體和受體之間有較強(qiáng)的電子耦合作用，且供體和受體之間的距離要足夠小（通常小于1nm）。在這種情況下，供體激發(fā)態(tài)的電子可以直接轉(zhuǎn)移到受體的空軌道上，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)移。在一些低維鈣鈦礦材料中，還可能存在通過(guò)激子擴(kuò)散進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移的方式。激子是由光激發(fā)產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)，它們?cè)诓牧现锌梢酝ㄟ^(guò)擴(kuò)散的方式移動(dòng)。當(dāng)激子擴(kuò)散到能量更低的區(qū)域時(shí)，就會(huì)發(fā)生能量轉(zhuǎn)移。在具有不同能級(jí)的低維鈣鈦礦材料組成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)中，激子會(huì)從高能級(jí)的區(qū)域向低能級(jí)的區(qū)域擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)移。4.2.2對(duì)光電轉(zhuǎn)換效率的影響能量轉(zhuǎn)移效率對(duì)光電轉(zhuǎn)換效率有著至關(guān)重要的影響。高效的能量轉(zhuǎn)移能夠提高光電轉(zhuǎn)換效率，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。在太陽(yáng)能電池中，能量轉(zhuǎn)移可以使光生載流子更有效地傳輸?shù)诫姌O，減少?gòu)?fù)合的概率。當(dāng)鈣鈦礦材料吸收光子產(chǎn)生光生載流子后，通過(guò)能量轉(zhuǎn)移，這些載流子可以快速地轉(zhuǎn)移到具有合適能級(jí)的材料中，進(jìn)而傳輸?shù)诫姌O，提高了電荷的收集效率，從而提升了光電轉(zhuǎn)換效率。在一些鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中，通過(guò)引入合適的能量轉(zhuǎn)移介質(zhì)，使得光生載流子的傳輸效率提高了30%，光電轉(zhuǎn)換效率相應(yīng)提升。能量轉(zhuǎn)移還可以拓寬材料的光譜響應(yīng)范圍。不同的鈣鈦礦材料對(duì)光的吸收范圍不同，通過(guò)能量轉(zhuǎn)移，可以將不同波長(zhǎng)光激發(fā)產(chǎn)生的能量有效地利用起來(lái)。在由不同帶隙的鈣鈦礦材料組成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)中，寬帶隙的鈣鈦礦材料吸收高能量的光子后，通過(guò)能量轉(zhuǎn)移將能量傳遞給窄帶隙的鈣鈦礦材料，使其也能參與光電轉(zhuǎn)換過(guò)程，從而拓寬了整個(gè)材料體系的光譜響應(yīng)范圍，提高了對(duì)太陽(yáng)能的利用效率。能量轉(zhuǎn)移效率受到多種因素的影響。供體和受體的能級(jí)匹配程度是關(guān)鍵因素之一。如果供體和受體的能級(jí)差異過(guò)大，能量轉(zhuǎn)移過(guò)程就會(huì)受到阻礙，效率降低。在CsPbBr?-RhB配合物中，當(dāng)CsPbBr?的能級(jí)與RhB的能級(jí)匹配不佳時(shí)，能量轉(zhuǎn)移效率明顯下降。供體和受體之間的距離、相互作用強(qiáng)度以及材料的晶體質(zhì)量等也會(huì)影響能量轉(zhuǎn)移效率。供體和受體之間的距離過(guò)大，能量轉(zhuǎn)移的概率會(huì)降低；相互作用強(qiáng)度較弱，也不利于能量的有效轉(zhuǎn)移；而材料的晶體質(zhì)量差，會(huì)引入更多的缺陷，這些缺陷可能成為能量轉(zhuǎn)移的陷阱，降低能量轉(zhuǎn)移效率。4.3穩(wěn)定性研究4.3.1結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性對(duì)光電性能的影響鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性對(duì)其光電性能有著顯著的影響。從晶體結(jié)構(gòu)層面來(lái)看，穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)能夠保證原子的有序排列，減少缺陷的產(chǎn)生。在鈣鈦礦材料中，晶體缺陷（如空位、間隙原子、位錯(cuò)等）會(huì)形成陷阱態(tài)，捕獲光生載流子，導(dǎo)致載流子復(fù)合概率增加，從而降低光電性能。在MAPbI?鈣鈦礦中，碘空位的存在會(huì)捕獲電子，使電子與空穴的復(fù)合加劇，光電流減小，光電轉(zhuǎn)換效率降低。而鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列若具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，能夠有效減少這些缺陷的產(chǎn)生，維持良好的光電性能。界面穩(wěn)定性也是影響光電性能的重要因素。在同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)中，核殼之間的界面是電荷傳輸?shù)年P(guān)鍵區(qū)域。如果界面不穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致界面處的電荷傳輸受阻，產(chǎn)生電荷積累，進(jìn)而影響光電性能。界面處的缺陷、雜質(zhì)以及晶格失配等問(wèn)題，都可能破壞界面的穩(wěn)定性。在一些鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)中，由于核殼材料的晶格常數(shù)差異較大，導(dǎo)致界面處出現(xiàn)晶格失配，形成大量的缺陷，這些缺陷阻礙了電荷的傳輸，使光電流下降，響應(yīng)度降低。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性還會(huì)影響材料對(duì)環(huán)境因素的耐受性。鈣鈦礦材料容易受到溫度、濕度、光照等環(huán)境因素的影響。穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)能夠增強(qiáng)材料對(duì)這些環(huán)境因素的抵抗能力，減少性能衰退。在高溫環(huán)境下，不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)可能會(huì)發(fā)生晶格畸變、離子遷移等現(xiàn)象，導(dǎo)致光電性能惡化。而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列能夠在一定程度上抑制這些現(xiàn)象的發(fā)生，保持較好的光電性能。在60℃的高溫環(huán)境下，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的光電轉(zhuǎn)換效率在100小時(shí)內(nèi)僅下降了5%，而結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的則下降了20%。4.3.2提高穩(wěn)定性的方法與策略為了提高鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的穩(wěn)定性，可以從制備工藝和材料優(yōu)化等方面入手。在制備工藝方面，精確控制制備過(guò)程中的參數(shù)是關(guān)鍵。在采用模板輔助連續(xù)印刷策略制備MAPbBr?-MAPbI?異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列時(shí)，對(duì)MAPbI?前驅(qū)體溶液的濃度、溶劑成分及比例進(jìn)行精細(xì)優(yōu)化，能夠避免材料的溶解損傷，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。通過(guò)精確控制MAPbI?在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶劑中的濃度以及添加具有豐富C=O基團(tuán)和N-H基團(tuán)的離子液體MAAc，不僅最大程度避免了溶解損傷，還改善了MAPbI?的結(jié)晶致密度，使制備的異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列更加穩(wěn)定。添加穩(wěn)定劑也是提高穩(wěn)定性的有效策略。在鈣鈦礦材料中添加有機(jī)配體可以增強(qiáng)其穩(wěn)定性。有機(jī)配體通過(guò)與鈣鈦礦表面形成配位鍵，改變鈣鈦礦表面的電荷分布和親疏水性，從而影響鈣鈦礦的結(jié)晶、取向和形態(tài)。乙二胺（ED）作為一種小分子配體，能夠與鈣鈦礦晶體中的鉛離子形成穩(wěn)定的鉛-氮鍵，顯著提高鈣鈦礦晶體的熱穩(wěn)定性和濕度穩(wěn)定性。在鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列中，引入合適的有機(jī)配體，可以增強(qiáng)核殼之間的相互作用，提高界面的穩(wěn)定性，進(jìn)而提升整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。優(yōu)化材料的組成和結(jié)構(gòu)也能提高穩(wěn)定性。通過(guò)調(diào)整鈣鈦礦材料的A位陽(yáng)離子、B位金屬離子或X位鹵素陰離子的種類和比例，可以改變材料的晶體結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，提高其穩(wěn)定性。在全無(wú)機(jī)鈣鈦礦CsPbX?中，通過(guò)調(diào)整鹵素離子（X）的比例，可以優(yōu)化材料的帶隙和穩(wěn)定性。適當(dāng)增加氯元素的含量，可以提高材料的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，使其在惡劣環(huán)境下仍能保持較好的光電性能。在鈣鈦礦同軸異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列中，合理設(shè)計(jì)核殼材料的組成和結(jié)構(gòu)，使兩者之間的晶格匹配度更好，能夠減少界面處的缺陷，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。五、影響因素分析5.1結(jié)構(gòu)因素5.1.1晶格畸變與能帶結(jié)構(gòu)變化鈣鈦礦材料的晶格畸變對(duì)其能帶結(jié)構(gòu)有著顯著的影響。以鹵化物鈣鈦礦CsPbI?為例，西北工業(yè)大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算揭示了動(dòng)態(tài)晶格畸變效應(yīng)的重要作用。在CsPbI?中，由于瞬時(shí)的八面體傾斜，存在明顯的動(dòng)態(tài)晶格畸變。這種晶格畸變會(huì)重整能帶的色散關(guān)系和帶間躍遷能量，從而顯著改變電子能帶結(jié)構(gòu)。具體表現(xiàn)為，能帶重整使電子和空穴的有效質(zhì)量分別增加。研究表明，在該材料中，電子的有效質(zhì)量增加了65%，空穴的有效質(zhì)量增加了88%。最高的兩條價(jià)帶之間的躍遷能量也減少了約一半，這一結(jié)果通過(guò)超連續(xù)激發(fā)吸收譜實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到了進(jìn)一步證實(shí)。晶格畸變對(duì)光電轉(zhuǎn)換效率的影響機(jī)制較為復(fù)雜。一方面，晶格畸變引起的能帶結(jié)構(gòu)變化會(huì)影響載流子的動(dòng)力學(xué)行為。在熱載流子弛豫過(guò)程中，能帶重整導(dǎo)致能量-動(dòng)量匹配情況發(fā)生改變。在405nm激發(fā)下，高動(dòng)量的熱空穴可以通過(guò)發(fā)射聲子來(lái)迅速弛豫；而在440nm激發(fā)下，由于能量-動(dòng)量不匹配，可能導(dǎo)致兩個(gè)價(jià)帶之間的熱空穴弛豫相對(duì)較慢。這種載流子動(dòng)力學(xué)行為的改變會(huì)影響光生載流子的傳輸和復(fù)合，進(jìn)而影響光電轉(zhuǎn)換效率。另一方面，晶格畸變還可能影響材料對(duì)光的吸收和發(fā)射特性。晶格畸變導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)的變化，使得材料的光學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，從而影響光的吸收和發(fā)射效率，最終對(duì)光電轉(zhuǎn)換效率產(chǎn)生影響。通過(guò)合理控制晶格畸變來(lái)優(yōu)化能帶結(jié)構(gòu)，是提高光電轉(zhuǎn)換效率的重要途徑。在材料制備過(guò)程中，可以通過(guò)調(diào)整制備工藝參數(shù)，如溫度、壓力等，來(lái)控制晶格畸變的程度。在高溫下制備鈣鈦礦材料時(shí)，適當(dāng)控制溫度的升降速率，可以減少晶格畸變的產(chǎn)生，從而優(yōu)化能帶結(jié)構(gòu)，提高光電轉(zhuǎn)換效率。還可以通過(guò)元素?fù)诫s的方式來(lái)調(diào)控晶格畸變。在CsPbI?中摻雜適量的其他元素，如錳（Mn）等，通過(guò)改變離子半徑和化學(xué)鍵性質(zhì)，調(diào)節(jié)晶格畸變程度，實(shí)現(xiàn)對(duì)能帶結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，進(jìn)而提高光電轉(zhuǎn)換效率。5.1.2尺寸效應(yīng)與光譜響應(yīng)鈣鈦礦材料的尺寸控制對(duì)其光譜響應(yīng)范圍有著重要的優(yōu)化作用。當(dāng)鈣鈦礦材料的尺寸減小到納米級(jí)別時(shí)，量子限域效應(yīng)變得顯著。在低維鈣鈦礦納米材料中，由于量子限域效應(yīng)，電子和空穴的波函數(shù)被限制在一個(gè)較小的空間范圍內(nèi)，導(dǎo)致能級(jí)分裂和帶隙展寬。這種能級(jí)和帶隙的變化會(huì)顯著影響材料對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收和發(fā)射特性，從而改變光譜響應(yīng)范圍。在鈣鈦礦量子點(diǎn)中，隨著尺寸的減小，帶隙逐漸增大。當(dāng)尺寸從10nm減小到5nm時(shí)，帶隙可能會(huì)增大0.2-0.5eV。這使得材料對(duì)光的吸收邊向短波方向移動(dòng)，即能夠吸收波長(zhǎng)更短、能量更高的光子。在光電探測(cè)器中，利用這種尺寸效應(yīng)，可以通過(guò)精確控制鈣鈦礦材料的尺寸，使其對(duì)特定波長(zhǎng)的光具有更高的響應(yīng)度。對(duì)于需要檢測(cè)藍(lán)光的光電探測(cè)器，可以制備尺寸較小的鈣鈦礦量子點(diǎn)，使其帶隙增大，從而增強(qiáng)對(duì)藍(lán)光的吸收和響應(yīng)能力。在發(fā)光二極管應(yīng)用中，尺寸效應(yīng)也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過(guò)控制鈣鈦礦材料的尺寸，可以精確調(diào)節(jié)其發(fā)光波長(zhǎng)。在制備鈣鈦礦納米晶發(fā)光二極管時(shí)，通過(guò)調(diào)整納米晶的尺寸，可以實(shí)現(xiàn)從藍(lán)光到紅光的全色域發(fā)光。當(dāng)納米晶尺寸較大時(shí)，帶隙較小，發(fā)射光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，呈現(xiàn)出紅光；隨著尺寸減小，帶隙增大，發(fā)射光的波長(zhǎng)逐漸變短，依次呈現(xiàn)出綠光、藍(lán)光等。這種通過(guò)尺寸控制實(shí)現(xiàn)的發(fā)光波長(zhǎng)調(diào)節(jié)，為實(shí)現(xiàn)高分辨率、高色彩飽和度的顯示技術(shù)提供了可能。5.2制備工藝因素5.2.1前驅(qū)體溶液參數(shù)的影響前驅(qū)體溶液的濃度對(duì)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)和性能有著重要影響。以鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備為例，前驅(qū)體溶液濃度直接關(guān)系到鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶過(guò)程和最終的晶體質(zhì)量。當(dāng)濃度較低時(shí)，溶液中的溶質(zhì)分子數(shù)量較少，在基底上形成的晶核數(shù)量也相對(duì)較少。這可能導(dǎo)致晶體生長(zhǎng)不均勻，形成的晶粒尺寸較大且分布不均勻，薄膜的覆蓋率較低。在這種情況下，鈣鈦礦薄膜中容易出現(xiàn)孔洞和缺陷，影響光生載流子的傳輸和復(fù)合，從而降低太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。相反，若前驅(qū)體溶液濃度過(guò)高，溶液中的溶質(zhì)分子過(guò)于密集，會(huì)導(dǎo)致晶核形成過(guò)多。過(guò)多的晶核在生長(zhǎng)過(guò)程中相互競(jìng)爭(zhēng)，容易形成細(xì)小且雜亂的晶粒，同樣會(huì)影響晶體質(zhì)量。過(guò)高的濃度還可能導(dǎo)致溶液粘度增加，不利于溶液在基底上的均勻鋪展，進(jìn)而影響薄膜的平整度和均勻性。在一些實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)MAPbI?前驅(qū)體溶液濃度過(guò)高時(shí)，制備出的克里雅河流域水資源承載力變化及生態(tài)影響研究鈣鈦礦薄膜表面粗糙，存在大量的微觀缺陷，使得太陽(yáng)能電池的短路電流和填充因子降低，光電轉(zhuǎn)換效率明顯下降。溶劑成分也是影響鈣鈦礦結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)鍵因素。不同的溶劑具有不同的溶解性、揮發(fā)性和與溶質(zhì)的相互作用特性。在常見(jiàn)的鈣鈦礦制備中，N,N-二甲基甲酰胺（DMF）和二甲基亞砜（DMSO）是常用的溶劑。DMF具有良好的溶解性和適中的揮發(fā)性，能夠使鈣鈦礦前驅(qū)體充分溶解，并在一定時(shí)間內(nèi)保持溶液的穩(wěn)定性。在制備過(guò)程中，DMF的揮發(fā)速度會(huì)影響鈣鈦礦的結(jié)晶速度和晶體生長(zhǎng)方式。若揮發(fā)速度過(guò)快，可能導(dǎo)致晶體生長(zhǎng)過(guò)快，形成的晶體質(zhì)量較差；若揮發(fā)速度過(guò)慢，則會(huì)延長(zhǎng)制備周期，且可能影響薄膜的最終性能。DMSO與鈣鈦礦前驅(qū)體之間存在較強(qiáng)的相互作用，它能夠與Pb2?離子形成絡(luò)合物，從而影響鈣鈦礦的結(jié)晶過(guò)程。在一些研究中發(fā)現(xiàn)，DMSO的存在可以促進(jìn)鈣鈦礦晶體的定向生長(zhǎng)，提高晶體的結(jié)晶度和質(zhì)量。在使用DMSO作為溶劑時(shí)，需要注意其與其他溶劑的混合比例以及在制備過(guò)程中的殘留問(wèn)題。若DMSO殘留過(guò)多，可能會(huì)影響鈣鈦礦材料的穩(wěn)定性和光電性能。5.2.2反應(yīng)條件的作用反應(yīng)溫度是影響鈣鈦礦結(jié)晶質(zhì)量和性能的關(guān)鍵因素之一。以鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中鈣鈦礦薄膜的制備為例，在熱退火過(guò)程中，溫度對(duì)晶體的生長(zhǎng)和結(jié)構(gòu)有著顯著影響。當(dāng)溫度較低時(shí)，鈣鈦礦前驅(qū)體的結(jié)晶速度較慢，分子的運(yùn)動(dòng)活性較低，這可能導(dǎo)致晶體生長(zhǎng)不完全，形成的晶體存在較多的缺陷和晶格畸變。在較低溫度下退火的MAPbI?鈣鈦礦薄膜，其晶體結(jié)構(gòu)不夠規(guī)整，晶界處存在較多的缺陷，這些缺陷會(huì)成為光生載流子的復(fù)合中心，降低太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。隨著溫度升高，鈣鈦礦前驅(qū)體的結(jié)晶速度加快，分子的運(yùn)動(dòng)活性增強(qiáng)，有利于形成更加完整和規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)。適當(dāng)?shù)母邷乜梢源龠M(jìn)晶體的重排和結(jié)晶度的提高，減少缺陷的產(chǎn)生。過(guò)高的溫度也會(huì)帶來(lái)負(fù)面影響。過(guò)高的溫度可能導(dǎo)致鈣鈦礦材料的分解，使其中的有機(jī)成分揮發(fā)或分解，無(wú)機(jī)成分發(fā)生相變或團(tuán)聚，從而破壞鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)和性能。在一些實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)退火溫度超過(guò)一定閾值時(shí)，MAPbI?鈣鈦礦薄膜會(huì)出現(xiàn)明顯的分解現(xiàn)象，薄膜的顏色發(fā)生變化，光電性能急劇下降。反應(yīng)時(shí)間同樣對(duì)鈣鈦礦的結(jié)晶質(zhì)量和性能有著重要作用。在鈣鈦礦的結(jié)晶過(guò)程中，反應(yīng)時(shí)間過(guò)短，前驅(qū)體可能無(wú)法充分結(jié)晶，導(dǎo)致晶體生長(zhǎng)不完全，薄膜中存在較多的非晶態(tài)物質(zhì)。這些非晶態(tài)物質(zhì)會(huì)影響光生載流子的傳輸，降低材料的光電性能。在制備鈣鈦礦薄膜時(shí)，若反應(yīng)時(shí)間不足，薄膜的結(jié)晶度較低，光吸收能力和載流子遷移率都會(huì)受到影響，進(jìn)而降低太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。而反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，雖然可以使晶體生長(zhǎng)更加充分，但也可能導(dǎo)致晶體過(guò)度生長(zhǎng)，晶粒尺寸過(guò)大，晶界數(shù)量減少。過(guò)大的晶?？赡軙?huì)影響光的散射和吸收，減少光在材料中的傳播路徑，降低光的利用效率。晶界數(shù)量的減少也可能影響載流子的傳輸和復(fù)合過(guò)程。在一些研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的短路電流會(huì)下降，這是因?yàn)檫^(guò)大的晶粒和減少的晶界不利于光生載流子的有效傳輸和收集。5.3外界環(huán)境因素溫度對(duì)鈣鈦礦光電性質(zhì)的影響較為復(fù)雜。在高溫環(huán)境下，鈣鈦礦材料的晶格振動(dòng)加劇，離子的熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)。這可能導(dǎo)致晶格畸變加劇，缺陷生成概率增加。在高溫下，鈣鈦礦中的離子可能會(huì)發(fā)生遷移，導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)而影響能帶結(jié)構(gòu)和載流子的傳輸。在一些高溫穩(wěn)定性測(cè)試中，當(dāng)溫度升高到60℃以上時(shí)，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率會(huì)出現(xiàn)明顯下降，這是由于高溫導(dǎo)致晶格畸變和離子遷移，使得光生載流子的復(fù)合概率增加，載流子傳輸效率降低。溫度還會(huì)影響鈣鈦礦材料的相穩(wěn)定性。一些鈣鈦礦材料在不同溫度下會(huì)發(fā)生相變，從一種晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶體結(jié)構(gòu)。在CsPbI?中，隨著溫度的變化，會(huì)在立方相、四方相和正交相之間轉(zhuǎn)變。不同的相結(jié)構(gòu)具有不同的光電性質(zhì)，相變過(guò)程可能會(huì)導(dǎo)致光電性能的突變。當(dāng)CsPbI?從立方相轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较鄷r(shí)，其帶隙會(huì)發(fā)生變化，光吸收和發(fā)射特性也會(huì)相應(yīng)改變，這對(duì)光電器件的性能產(chǎn)生重要影響。濕度也是影響鈣鈦礦光電性質(zhì)的重要環(huán)境因素。鈣鈦礦材料大多對(duì)濕度較為敏感，尤其是有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦。由于有機(jī)陽(yáng)離子的存在，鈣鈦礦材料容易吸收水分。水分的侵入會(huì)導(dǎo)致鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的破壞，引發(fā)水解反應(yīng)。在濕度較高的環(huán)境中，MAPbI?會(huì)與水分發(fā)生反應(yīng)，生成PbI?和有機(jī)胺，從而破壞鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)，使其光電性能急劇下降。濕度還可能影響鈣鈦礦材料的電學(xué)性能，增加材料的電阻，降低載流子遷移率。光照對(duì)鈣鈦礦光電性質(zhì)同樣有著重要影響。長(zhǎng)時(shí)間的光照可能導(dǎo)致鈣鈦礦材料的光降解。在光照條件下，鈣鈦礦吸收光子產(chǎn)生光生載流子，這些載流子在材料內(nèi)部傳輸?shù)倪^(guò)程中，可能會(huì)與材料中的缺陷或雜質(zhì)相互作