2 课题现状

2.1 气相沉积法合成金属有机卤化物钙钛矿（CH3NH3PbX3（X=Cl、Br、I））近来，基于有机的卤化铅钙钛矿[3]作为薄膜太阳能电池中的光吸收剂的高性能已经受到广泛关注[6-9]，它们不仅表现出对于太阳能电池有利的高光学吸收系数，最佳带隙和长电子/

空穴扩散长度，而且还具有良好的光学和电学传输性质，使得它们适合于其它光电子器件。2014年，熊启华课题组第一次报告利用“两步法”合成铅卤化物钙钛矿族纳米薄片[3]，他们首先在气相迁移化学沉积系统中利用范德华外延在白云母上生长卤化铅纳米片，接下来，

通过气固异相将生长的片晶与甲基卤化铵分子反应转化为钙钛矿。由于卤化铅具有较低的表面粗糙度允许较薄的薄膜成型，通过他们的方法制备的CH3NH3PbI3片晶横向尺寸从5-30微米，厚度从几个原子层到几百纳米，由于其高结晶度，使其具有大于200nm的电子扩散长度，其比前期报道的通过常规溶液旋涂制备的膜的值高两倍。同时这也提供了通过监测相应的卤化铅小片的厚度来控制钙钛矿小片厚度的好方法。2015年ShuqunChen等人提出一种新的两步连续的气溶胶辅助化学气相沉积（AACVD）方法，首先采用适度的沉积温度以获得平坦的PbI2涂层[10]，接着在更高的热输入下实现与CH3NH3I反应生成钙钛矿。由此生成的CH3NH3PbI3薄膜具有较高的一致性，相纯度好，微米大小的无针孔的颗粒，这使其作为钙钛矿太阳能电池的光吸收层有巨大潜力。2016年XinfengLiu等人也利用“两步法”生长出有机金属卤化物钙钛矿，不同的是他们先在硅衬底上放一层BN作为缓冲层[2]，之后在上面形成图案化周期阵列的有机铅卤钙钛矿，实现在室温下发射具有高品质因数回音壁模式的激光。其中单层h-BN材料用作中间层和生长核，其不仅在衬底和钙钛矿之间提供外延中间物，而且还作为包覆层用于更好光学结合。通过这种方法制备出的单晶具有长的载体寿命，扩散长度大，低陷阱密度，高量子产出，可变波长的优点。同年ZhengLiu等也通过“两步气相传输沉积技术”研究了SiO2/Si衬底上的有机卤化物钙钛矿CH3NH3PbI3纳米片的受控合成[11]。通过改变合成时间和温度，钙钛矿的厚度和尺寸可以从几层到几百纳米很好地控制。这项工作也是对ShuqunChen等方法的延生，实现了钙钛矿厚度和尺寸的调控。

2.2 气相法合成全无机卤化物钙钛矿（CsPbX3（X=Cl、Br、I））

有机-无机卤化物钙钛矿作为单结太阳能电池中的吸收剂产生了相当大的影响[12]，可以通过控制（CH3NH3）Pb（BrxI1-x）3卤化物浓度，使其带隙在2.3和1.6eV之间，但是由于光致相分离导致的光学不稳定性限制了有机-无机卤化物钙钛矿在太阳能电池吸收剂方面的应用。而全无机金属卤化物钙钛矿由于他们的稳定性高于有机-无机卤化物钙钛矿，吸引了越来越多的关注。

2016年QihuaXiong课题组提出通过气相范德华外延方法制备出高质量、单晶铯铅卤素钙钛矿CsPbX3(X=Cl,Br,I)回音壁模式(WGM)微腔[1]。这种方法和在制备有机-无机卤化物钙钛矿时广泛使用的“两步法”不同，称之为“一步法”，这个方法使用的药品源是卤化铅PbX2和CsX的混合粉末，摩尔比为1:1。药品不局限于PbX2和CsX的单独混合，也可以多种的PbX2和CsX的混合制备出掺杂的全无机卤素钙钛矿（例如：CsPb（BrxI1-x）3）。药品源放在热源正上方，衬底放在了石英管中的气流下游的合适位置，在低压条件下进行气相沉积。通过改变化学成分的组成，可以实现在整个可见光范围内展现强烈的，窄禁带，可调节的吸收发射性能，这为钙钛矿在屏幕显示上的应用提供了基础。这种气相范德华外延方法弥补了现在大多数CsPbX3钙钛矿纳米结构（纳米晶、纳米线、纳米片等）是通过溶液法制备出来的不足。而且和有机-无机铅卤钙钛矿相比，全无机铅卤钙钛矿，像CsPbX3(X=Cl,Br,I)，拥有更好的稳定性，相当大的激子结合能以及更高的量子效率（接近90%），这些性能对于相干和量子光源是理想的。这项研究的不足在于纳米片在横向尺寸上足够大，但是纳米片作为2D材料的厚度不够小，所以需要促进这一领域的发展，以获得高质量的原子厚度的钙钛矿纳米片。