(综述)南京大学/浙大宁波理工学院Nat. Rev. Phys.: 金属卤化物钙钛矿中的点缺陷

2026-06-12 12:27:36

2025年8月18日，Nat. Rev. Phys.在线发表了南京大学王冰特聘研究员/助理教授和浙大宁波理工学院钟宇飞教授课题组的综述论文，题目为《Point defects in metal halide perovskites》，论文的第一作者为Nuo Xu。

金属卤化物钙钛矿（MHPs）因其长载流子寿命、近单位量子产率、可调带隙和高缺陷容忍性而成为传统半导体的替代品。这些光电特性使它们在光伏、发光二极管、探测器和激光器的潜在应用中具有吸引力。MHPs的性质可以通过MHPs的化学结构来理解，其化学式表示为ABX₃（其中A是Cs⁺、MA⁺或FA⁺；B是Pb²⁺或Sn²⁺；X是卤素，如Cl⁻、Br⁻或I⁻）。它们的光电特性归因于B位点和卤素原子之间独特的离子键，这构成了MHPs的能带结构。它们的电子和光学性质进一步受到其他因素的控制，例如A位阳离子，它们对B-X框架的键长和角度产生影响。

缺陷在调控半导体的光电性能方面起着关键作用，特别是在MHPs中，它们影响载流子动力学，并与缺陷迁移、相分离和降解等离子现象有关。从结构的角度来看，缺陷分为点缺陷和扩展缺陷，点缺陷涉及孤立离子及其直接环境，扩展缺陷包括线缺陷和面缺陷，如晶界。尽管广泛的研究集中在通过生长条件优化和表面钝化来减轻面缺陷上，但对点缺陷的研究相对较少。在过去的五年里，由于高精度密度泛函理论（DFT）的应用和非绝热分子动力学（NAMD）的推广，人们对点缺陷有了更深入的了解。

在此综述中，作者总结了卤化物钙钛矿中点缺陷的最新发现，研究了它们作为复合中心对载流子寿命的影响以及它们与热载流子的相互作用。探讨了缺陷容忍性的起源和局限性，以及点缺陷在相变、降解和相分离中的作用。尽管本综述侧重于对缺陷的计算理解，但这些结果与超快光谱技术的进步相辅相成，并提出了未来的研究方向，以弥合理论和实验观点。通过阐明缺陷驱动现象，这项工作支持卤化物钙钛矿稳定性和光电性能的优化，指导更具弹性的材料系统设计。