钙钛矿材料文献综述

在1月16日出版的《自然·光子学》杂志上，美国普林斯顿大学研究人员发表论文称，他们开发出一种新技术，通过添加有机卤化铵，制造出了成本更低、效率更高且性能更稳定的钙钛矿发光二极管（LED）。有机无机杂化的钙钛矿材料也被很多科学家视为氮化镓等LED制备材料的替代品，但成膜效率低、稳定性不高这两个缺点制约了其在LED领域的应用。此次，普林斯顿大学研究人员开发的新技术解决了这一问题。他们在论文中称，在制造钙钛矿薄膜时，在钙钛矿溶液中添加有机卤化铵，尤其是长链有机卤化铵，会使钙钛矿晶体颗粒小很多，制成的钙钛矿薄膜更薄、更光滑。而这样的钙钛矿薄膜意味着更好的外部量子效率，会使发光二极管的效率更高，稳定性更好。（【中国】【光电产品】【门户网】整理回答）

本族矿物主要包括高温钙钛矿、低温钙钛矿和铈铌钙矿（loparite）（Ce,Na,Ca）（Nb,Ti）O3等。本族矿物的异价类质同像置换广泛发育，如Ca2++Ti4＋→Na++Nb5＋;Ca2++Ti4＋→Ce3++Fe3＋;2Ca2＋→Na++Ce3＋。钙钛矿Perovskite—CaTiO3晶体参数　高温变体为等轴晶系；对称型m3m。空间群Pm3m;a0＝385nm;Z=1。低温变体为正交晶系；对称型mmm。空间群Pcmm;a0=537nm,b0=764nm,c0=544nm;Z=4。成分与结构　Ca O 24%,TiO76%。常有Na、Ce、Fe、Nb等元素置换。其化合物属ABX3型。A代表Ca、Na、Ce;B代表Ti、Nb。在小于600℃时高温变体转变为低温变体。其高温变体结构中（图10-17），由Ca2＋和O2－离子共同构成六方紧密堆积，Ti4＋充填于所有八面体空隙中。即氧离子位于立方晶胞的棱中点上，钙离子位于立方晶胞的体中心，形成Ca-O12配位多面体，呈立方－八面体聚形，其配位数为12；钛离子位于立方晶胞的角顶，形成Ti-O6配位八面体，其配位数为6；配位八面体之间以共角顶相连接。下地幔的超高压相带中常可见到钙钛矿型结构的矿物，如硅酸盐Mg2Si2O6，为辉石的成分，钙钛矿型的结构。钙钛矿型化合物的化学式为ABO3，周期表中绝大部分元素都能组成稳定的钙钛矿结构。在通常情况下，A代表半径较大的碱金属、碱土金属和稀土金属离子，B代表半径比较小的过渡金属离子。因此，钙钛矿成分中的A或B被其他金属离子取代或部分取代后可合成各种复合氧化物，形成阴离子缺陷或不同价态的B离子，成为一类性能优异、用途广泛的新型功能材料。形态　晶形呈立方体（图10-18），晶面上常具平行晶棱的条纹，系高温变体转变为低温变体时产生的聚片双晶纹。图10-17 钙钛矿的晶体结构八面体角顶上的离子为氧离子（据Klein等，2007）图10-18 钙钛矿晶体（俄罗斯）（据Johnsen,2002）物理性质　褐至灰黑色；条痕白至灰黄色；金刚光泽。硬度5～6；解理不完全；参差状断口。密度97～04g/cm3（含Ce和Nb者较大）。鉴定特征　立方体晶形及其双晶条纹。成因与产状　钙钛矿在地壳中属于不常见矿物。有时见于碱性岩和蚀变的辉石岩中。主要产于下地幔中。主要用途　富集时可作为提炼钛、稀土和铌的矿物原料。