臧志刚教授团队：无机钙钛矿光电材料重要进展

1839 年，德国科学家古斯塔夫·罗斯（Gustav Rose）发现钙钛矿材料并以“perovskite”（以纪念同名的沙俄著名地质学家）命名；经历了近两个世纪的发展，2009 年，宫坂力（Tsutomu Miyasaka）等将金属卤化物钙钛矿材料应用于染料敏化太阳能电池中，取得了3.8%的光电转换效率，奠定了钙钛矿太阳能电池快速发展的基础。此后，在仅十多年的时间里，以“铅-卤素”为基本单元的ABX₃ 型钙钛矿材料以其优异的综合性能备受瞩目，在光电领域异军突起，成为引领下一代新型半导体材料发展的新生力量，被科研界视为光电领域的“明星材料”。

▲ CsPbX₃ 典型晶体结构

无机钙钛矿材料的化学结构通式为ABX₃。其中，A 位为一价的碱金属离子（Cs+、K+、Rb+、Na+）；B 位为二价的金属离子（Pb2+、Sn2+、Ge2+等）；X 位为一价的卤素离子（I-、Br-、Cl-）。其立方相的晶体结构如图所示。

在目前研究发展的钙钛矿材料家族中，以碱金属元素为A 位的无机钙钛矿光电材料不仅具有光吸收系数和发光效率高、缺陷容忍度良好、载流子寿命长等光电性能，而且具有较高的稳定性，在太阳能电池、发光二极管、激光器、光电探测器及电子器件等诸多领域得到广泛研究和应用。

▲ 钙钛矿太阳能电池

我国在无机钙钛矿光电材料的研究方面处于国际领先地位，其中一些原创性的工作更是极大地推动了无机钙钛矿材料和器件的研究发展。作者所在的团队也在无机钙钛矿光电材料与器件方面做了很多可圈可点的工作，受到国内外同行的广泛关注。同时，我国也开展了无机钙钛矿材料的产业化布局。毋庸置疑，无机钙钛矿材料的研究已经逐渐走出象牙塔，进入实用化阶段，相信在未来的几十年，基于无机钙钛矿材料的一系列成熟产品将陆续走进人们的生活，并且发挥越来越重要的作用。

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尽管无机钙钛矿光电材料与器件的研究获得了快速发展，但是目前在国内乃至国际上都没有一本系统介绍无机钙钛矿光电材料的专业书籍，这使未来想从事这方面研究的人员无法很好地了解这一领域的现状，从而会对他们的研究造成一定困难。基于此，作者把这一领域的主要研究进展和成果以书的形式展现出来。（臧志刚，王华昕，赵双易著. 北京：科学出版社，2023.9）详尽地介绍了无机钙钛矿材料的种类、性能、制备和应用，并且系统地总结和归纳了无机钙钛矿材料与器件的研究和发展历程，全面地概括了过去十多年以来无机钙钛矿材料与器件发展中积累的知识和重要技术进展。

本书既注重材料理论方面基本概念和机理的解释，又注重器件工艺方面制备流程与技术的阐述。除此以外，作为长期在无机钙钛矿光电材料和器件领域从事一线工作的科研人员，作者还结合对无机钙钛矿材料的研究经验和体会以及在各研究方向的最新研究进展，阐述了无机钙钛矿光电材料和器件的研究机遇与前景。

我与臧志刚教授相识于重庆的九三学社中央第三十一次科学座谈会，并成为《无机钙钛矿光电材料与器件》的读者。该书很好地反映了他本人及其团队在光电领域研究无机钙钛矿材料的主要进展。

相信该书将有助于激发广大读者对无机钙钛矿光电材料的兴趣，拓宽大家在这一领域的视野，为有志投身于这一研究领域的读者提供相关知识和分享各类研究经验，使更多科研人员从中受益，助力大家在该领域的基础研究和应用开发上作出贡献。

中国科学院院士

2022 年9 月

本文摘编自《无机钙钛矿光电材料与器件》（臧志刚，王华昕，赵双易著. 北京：科学出版社，2023.9）一书“前言”“序”，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-076050-0

责任编辑：叶苏苏 陈 琼

本书从无机钙钛矿光电材料的结构与基本性能出发，系统介绍了无机钙钛矿光电材料（量子点、薄膜和单晶）的不同制备方法与优势，重点阐述了该类材料在发光二极管、激光器、太阳能电池、光电探测器和电子器件等方面的应用进展及技术瓶颈。内容涵盖了该领域理论方面的基本概念和器件工作机理的解释，也对材料和器件的制备工艺及优化技术进行了详细阐述。同时，本书从无机钙钛矿光电材料的种类、性能和应用等方面出发，系统地总结和归纳了其发展历程，为读者展示了近十年来该领域的重要进展。

本书可以作为半导体领域研究者和技术开发者的参考用书，也可以作为物理、化学、材料、光电等专业高年级本科生和研究生的参考资料。

（本文编辑：刘四旦）

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