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铅卤化物钙钛矿(LHPs)因其低成本制备工艺和高效能量转换性能成为研究热点,其优异表现部分归因于晶体缺陷的高耐受性——即使存在高密度缺陷仍能保持长载流子寿命。
本文英国牛津大学化学系Robert L. Z. Hoye和英国伦敦帝国理工学院Aron Walsh等人综述了卤化物钙钛矿缺陷耐受性的理论模型、实验证据及局限性,并探讨了如何将此类设计原则推广至无毒稳定的新型半导体材料(如锡基钙钛矿、铋基化合物等)。通过分析离子-电子混合导体的缺陷表征技术,文章提出改进模型以指导未来缺陷耐受半导体的开发,为低成本高性能光电器件提供新思路。
文章亮点总结:
缺陷耐受机制的多模型解析:系统评述了高介电屏蔽、浅能级陷阱、自补偿、大极化子等六大模型,揭示钙钛矿在缺陷存在下仍保持高效性能的物理化学本质。
跨材料体系的普适性挑战:指出铋基材料因载流子局域化、低维结构导致缺陷容忍度降低,而锡基钙钛矿虽性能接近铅基材料但易氧化,凸显化学组成与维度调控的关键性。
表征技术革新:提出结合瞬态吸收显微术(TAM)、正电子湮灭寿命谱(PALS)等先进技术,解决混合导体中缺陷定量难题,为材料设计提供精准实验依据。
Mosquera-Lois, I., Huang, YT., Lohan, H. et al. Multifaceted nature of defect tolerance in halide perovskites and emerging semiconductors. Nat Rev Chem (2025).
https://doi.org/10.1038/s41570-025-00702-w
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