Metal Halide Perovskite Nanocrystals: Synthesis, Post-Synthesis Modifications and Their Optical Properties
金属卤化物钙钛矿代表了一个蓬勃发展的研究领域，这是由其在光电子学和光电子学中的潜在应用以及支撑其独特光电特性的基础科学驱动的。用于合成卤化物钙钛矿纳米晶体的胶体方法的出现引起了人们对这种新型材料的内部方面的关注，首先是它们的缺陷容限。这篇综述的目的是提供一个更新的调查，这个快速发展的领域，主要集中在他们的胶体合成。我们研究了不同胶体合成路线的化学和能力，以控制所得纳米晶体的形状，尺寸和光学性质。我们还提供了最新的概述，其合成后的转变，并总结了各种解决方案的目的是制造卤化物钙钛矿基纳米复合材料。然后，我们审查的卤化物钙钛矿纳米晶体的基本光学性质，通过专注于其线性光学性质，量子限制的影响，然后，在目前的知识，他们的激子结合能。我们还讨论了非线性现象的出现，如多光子吸收，双激子和载流子倍增。最后，我们提供了该领域的前景，最有说服力的开放问题和可能的未来方向。
2020-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Lead-free, luminescent perovskite nanocrystals obtained through ambient condition synthesis
有毒铅的异价取代是获得卤化物钙钛矿的令人兴奋的材料类别的环境可持续变体的越来越流行的设计策略。通过基于溶液的方法获得的过氧化氢纳米晶体（NC）表现出极高的光学质量。不幸的是，这些合成路线中的大多数仍然需要在惰性气体和非常高的温度下反应。在这里，我们提出了一种新的合成路线的无铅双钙钛矿NC。我们结合热注入和配体辅助再沉淀（LARP）的方法，以实现低温和环境气氛为基础的锰掺杂的Cs_{2} NaBiCl_{6} NC的合成。Mn掺入对于其他非发射材料是关键的，其中9：1的Bi：Mn前体比率使亮橙色光致发光（PL）和量子产率（QY）最大化。较高的温度略微提高了材料的性能，但在室温下合成的NC仍然具有发射性，突出了合成方法的多功能性。此外，NCs在环境条件下表现出优异的长期稳定性，有利于其他研究和能源相关应用。
2023-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Deterministic nucleation of nanocrystal superlattices on 2D perovskites for light-funneling heterostructures
Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工学院）；University of Notre Dame（圣母大学）；Lund University（隆德大学）
本文提出在二维钙钛矿微晶上确定性生长纳米晶体超晶格，以构建高效的光收集异质结构，通过调控激发强度实现线性和非线性载流子重组切换。
2026-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of organic-inorganic perovskite and all-inorganic lead-free double perovskite nanocrystals by femtosecond laser pulses
Julius-Maximilian University of Würzburg（维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学）；Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院）
利用飞秒激光脉冲合成高纯度无配体钙钛矿纳米晶体，实现可调光学性质和新型光电设备研发。
2025-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Exciton-carrier coupling in a metal halide perovskite nanocrystal assembly probed by two-dimensional coherent spectroscopy
本研究利用二维相干光谱，表征了无配体甲脒铅溴钙钛矿纳米晶组件中激子与自由载流子态的耦合，揭示了Fano干涉、耦合激发态及超快载流子热化，证实了100飞秒以下尺度的相干耦合。
2023-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Efficiency Enhancement of Lead-Halide Perovskite Nanocrystal LEDs by Organic Lithium Salt Treatment
表面缺陷钝化是实现卤化铅钙钛矿纳米晶体的高光致发光量子产率的关键。然而，在钙钛矿发光二极管中，这些表面配体还必须能够使平衡的电荷注入到纳米晶体中，以产生高效率和工作寿命。在这方面，已报道碱性卤化物钝化表面陷阱态并增加钙钛矿发光体的整体稳定性。一方面，将碱性离子掺入卤化铅钙钛矿晶体结构中被认为是为了平衡阳离子空位，而另一方面，过量的卤化物被认为是稳定胶体。在这里，我们报告了一种有机锂盐，即LiTFSI，作为钙钛矿纳米晶体上的无卤化物表面钝化。我们表明，处理LiTFSI对卤化铅钙钛矿纳米晶体和由其衍生的LED具有多种有益的影响。我们获得了更高的光致发光量子产率和更长的激子寿命，以及更有利于光外耦合的辐射图案。配位体诱导的偶极子在表面上移动其能级向较低的空穴注入势垒。总的来说，这些效应使概念验证LED结构的外部量子效率提高了四到七倍，这取决于所使用的卤化铅钙钛矿发光体的颜色。
2022-03-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Lead-free CsSnCl$_{3}$ perovskite nanocrystals: Rapid synthesis, experimental characterization and DFT simulations
在这项研究中，我们已经合成了热稳定的立方CsSnCl $_{3}$钙钛矿纳米晶体（晶体尺寸~300 nm）具有较好的表面形貌的热注入技术。通过高分辨率透射电子显微镜成像证实了这些立方纳米晶体的优异结晶质量。通过核磁共振谱表征了有机配体在样品表面的结合。紫外-可见光谱确保CsSnCl $_{3}$纳米晶体具有~2.98 eV的直接带隙，这通过稳态光致发光光谱证实。通过Mulliken电负性方法计算的带边位置预测了纳米晶体的潜在光催化能力，然后通过可见光和紫外-可见光照射下RhB染料的光降解实验证实了这一点。我们的理论计算采用广义梯度近似（GGA）和GGA + U方法证明了90%的准确估计实验观察到的光学带隙时，$U_{eff}$ = 6 eV的考虑。对于$U_{eff}$ = 6 eV，还计算了表示为D = $m_{h}^{*}/m_{e}^{*}$的空穴和电子的有效质量之比。基于对CsSnCl $_{3}$纳米晶光催化性能的理论计算和实验观察，我们提出了对“D”值的新解释：“D”值远小于或远大于1，表明光生电子-空穴对的复合速率低，光催化剂的光催化效率高。我们相信，这种全面的调查可能有助于大规模合成热稳定的立方CsSnCl $_{3}$纳米晶体，也为更好地了解其在光催化，光电子学和其他突出的光电应用的潜力。
2021-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Doubly Stabilized Perovskite Nanocrystal Luminescence Downconverters
卤化物钙钛矿纳米晶体（NC）已经成为从发光二极管（LED）到太阳能电池和光电探测器的应用范围的有前途的材料。尽管如此，一些问题阻碍了纳米晶体的全部潜力的实现，最明显的是它们对环境应力降解的敏感性。这项工作证明了高度稳定的钙钛矿纳米晶体（NC），量子产率高达95%，通过利用配体辅助的共聚物纳米反应器为基础的合成。因此，有机配体通过增强前体的吸收和钝化NC而起到双重作用。因此，聚合物胶束和配体形成双重保护系统，保护封装的NC免受水、热和UV光诱导的降解。我们通过将钙钛矿NC作为光谱纯的下变频器结合在深蓝色发光有机LED上来展示光电集成性。这些结果建立了一种稳定用于光电子学的钙钛矿NC的方法，同时保持其优异的光学性能。
2022-01-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A Nanocrystal Synthesis Derived Approach to Silver Bismuth Iodide Layered Double Perovskites with Aliphatic Amines: (CnH(2n+1)NH3)4AgBiI8
Italian Institute of Technology（意大利理工学院）；Politechnico di Milano（米兰理工大学）；Università degli Studi di Genova（热那亚大学）
本研究提出一种基于脂肪胺的快速沉淀法合成银铋碘层状双钙钛矿，实现低毒性、高稳定性材料的制备。
2026-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Azetidinium as Cation in Lead Mixed Halide Perovskite Nanocrystals of Optoelectronic Quality
先前的理论计算表明，氮杂环丁烷鎓具有正确的径向尺寸以与卤化铅形成3D钙钛矿[1]，并且已被证明作为ABX 3单元的A位阳离子赋予铁电钙钛矿有益的性质[2]。然而，迄今为止，对其作为卤化铅钙钛矿中的阳离子的用途的研究非常有限。在这篇通讯中，我们报告了氮杂环丁烷基铅混合卤化物钙钛矿胶体纳米晶体的合成和表征。混合卤化物体系是碘和氯，不像文献中其他报道的纳米晶体，其中卤化物体系是碘/溴或溴/氯。紫外-可见吸收数据，补充与光致发光光谱，揭示了一个间接的带隙约1.96 eV的纳米晶体。使用TEM的结构表征示出了两个不同的原子间距离（2.98 +/-0.15埃和3.43 +/-0.16埃）和纳米晶体固有的非正交晶格角（约112度），其具有通过XRD揭示的可能的三斜晶系结构。通过EDS光谱法证实了纳米晶体内氯和碘的存在。最后，光诱导电子顺磁共振（LEPR）光谱与PCBM证实了光致电荷转移能力的纳米晶体。使用氮杂环丁烷鎓作为阳离子形成这种半导体铅混合卤化物钙钛矿表明了具有光电应用（例如太阳能电池和光电探测器）潜力的混合钙钛矿的有前景的子类。
2019-05-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Strong Room-Temperature Ferromagnetism in Co2+-Doped TiO2 made from Colloidal Nanocrystals
合成了Co掺杂TiO 2纳米晶，并通过电子吸收光谱、磁圆二色性光谱、透射电子显微镜、磁化率、Co K壳层X射线吸收光谱和扩展X射线吸收精细结构测量对其进行了研究。纳米晶体是顺磁性的表面钝化配体隔离时，弱铁磁性（Ms = 1.5 × 10-3 mB/Co2+在300 K）聚集时，和强铁磁性（Ms = 1.9 mB/Co2+在300 K）旋涂成纳米晶薄膜时。X射线吸收数据表明，钴是在Co2+氧化态在所有样品。除了提供强有力的实验支持存在的内在铁磁性的钴掺杂的二氧化钛，这些结果表明，使用胶体二氧化钛稀释磁性半导体纳米晶体作为积木组装铁磁半导体纳米结构与潜在的自旋电子学应用的可能性。
2004-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Coherent Spin Precession and Lifetime-Limited Spin Dephasing in CsPbBr3 Perovskite Nanocrystals
半导体纳米晶体中的载流子自旋是量子信息处理的有希望的候选者。使用时间分辨法拉第旋转和光致发光光谱的组合，我们证明了光学自旋极化和相干自旋旋进胶体CsPbBr 3纳米晶体，持续到室温。通过抑制与一个小的外加磁场的非均匀超精细场的影响，我们证明了非均匀的孔横向自旋退相时间（T2*）的方法的光致发光寿命，使得几乎所有的发射光子来自相干孔自旋。热激活LO声子驱动额外的自旋退相在升高的温度下，但相干自旋旋进仍然观察到在室温下。这些数据揭示了纳米晶和块状CsPbBr 3中自旋之间的几个主要区别，并为在基于自旋的量子技术中使用金属卤化物钙钛矿纳米晶体打开了大门。
2020-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Localized State-Induced Enhanced Emission in Perovskite Nanocrystals
本文提出局域态诱导增强发射（LIEE）模型，解释了具有间接带隙或宇称禁戒跃迁的钙钛矿纳米晶体从非发光态到发光态的异常发光机制，为设计高效无铅钙钛矿纳米晶体提供了理论视角。
2024-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revealing the Charge Transfer Dynamics Between Singlet Fission Molecule and Hybrid Perovskite Nanocrystals
单态裂变过程由于其提高光伏效率和突破肖克利-奎塞尔极限的潜力而受到广泛关注。在光伏器件中，钙钛矿材料在过去十年中显示出巨大的进步。因此，在钙钛矿装置中组合单线态裂变材料可以导致其性能的急剧增强。为了揭示单重态裂变过程在钙钛矿材料中的适用性，我们使用瞬态吸收光谱研究了从SF活性物质910双苯乙炔基蒽到CH 3 NH3 PbBr 3钙钛矿纳米晶体的电荷转移动力学。我们观察到了一个重要的电荷转移从耦合三重态的BPEA到导带的CH_3 NH_3 PbBr_3在皮秒的时间尺度。在BPEA和CH 3 NH3 PbBr 3纳米晶体的混合物中观察到的缩短的寿命证实了这些系统之间的显着的电荷转移。我们的研究揭示了单重态裂变钙钛矿复合材料中的电荷转移机制，这将有助于开发先进的光伏系统。
2022-04-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Mode locking of hole spin coherences in CsPb(Cl,Br)$_3$ perovskite nanocrystals
具有受限电子或空穴的钙钛矿纳米晶体的自旋物理在基础研究和自旋电子学应用方面都引起了越来越多的关注。在这里，稳定的CsPb（Cl $_{0.5}$ Br $_{0.5}$）$_3$铅卤化物钙钛矿纳米晶体嵌入在氟磷酸盐玻璃基质中的时间分辨光谱研究解开的相干自旋动力学的孔和它们的相互作用与核自旋的$^{207}$铅同位素。我们证明了在外部磁场中用激光周期性地激发系综中每个空穴自旋的Larmor进动的同步所提供的自旋锁模效应。锁模是通过核诱导频率聚焦来增强的。测量了纳秒的系综自旋退相时间$T_2^*$和$T_2=13\,$ ns的单个空穴自旋相干时间。所发展的理论模型解释了随机取向的钙钛矿能带结构纳米晶体的锁模和核聚焦现象，与实验数据吻合得很好。
2022-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Complete Suppression of Phase Segregation in Mixed-Halide Perovskite Nanocrystals under Periodic Heating
在连续光照射下，已知在半导体混合卤化物钙钛矿中形成具有分离的卤化物成分的局部域，从而由于带隙能量和电荷载流子特性的负变化而严重限制了它们的光电应用。在这里，我们将混合卤化物钙钛矿CsPbBr1.2I1.8纳米晶体沉积到氧化铟锡衬底上，通过施加或去除外部电压，其温度可以在几秒钟内迅速改变~10度。这种突然的温度变化引起CsPbBr1.2I1.8纳米晶体从分离相到混合相的暂时转变，当光照射与周期性加热循环耦合时，后者可以永久保持。这些发现标志着有害的相分离问题的实际解决方案的出现，因为在使用混合卤化物钙钛矿的各种基础研究和实际设备中可以容易地获得小的温度调制。
2023-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Heavily Doped Semiconductor Nanocrystal Quantum Dots
杂质原子对半导体的掺杂使其在微电子和光电子学中得到了广泛的技术应用。对于胶体半导体纳米晶体，一种新兴的材料家族，其尺寸，成分和形状控制提供了广泛可调的光学和电子特性，掺杂已被证明是难以捉摸的。这既源于如何引入单一杂质的合成挑战，也源于对强量子限制下的重掺杂极限缺乏基本理解。我们开发了一种方法来掺杂半导体纳米晶体与金属杂质提供控制的带隙和费米能量。结合光学测量，扫描隧道光谱和理论揭示了一个有限的杂质带和带尾的出现。掺杂的成功控制及其理解提供了n-和p-杂质半导体纳米晶体，其极大地增强了这种材料在太阳能电池、薄膜晶体管和光电子器件中的潜在应用。
2021-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Direct observation of ultrafast lattice distortions during exciton-polaron formation in lead-halide perovskite nanocrystals
铅卤化物钙钛矿中慢载流子冷却的微观起源仍有争议，并对应用有直接影响。慢载流子冷却归因于极化子形成或在高激发载流子密度（> 10 $^{18}$ cm $^{-3}$）下的热声子瓶颈效应。这些效应无法仅从光学实验中明确地解开。然而，它们可以通过直接观察超快晶格动力学来区分，因为这些效应预计会产生定性的不同指纹。为此，我们采用飞秒电子衍射和直接测量弱限制CsPbBr $_3$纳米晶体的亚皮秒晶格动力学上述间隙光激发。数据揭示了光诱导的结构畸变出现在380 fs至1200 fs之间的时间尺度上，取决于激发通量。我们将这些动力学归因于激子-极化子对晶格的影响，而在高能量密度下较慢的动力学归因于较慢的热载流子冷却，这减慢了激子-极化子种群的建立。进一步的分析和模拟表明，这种畸变与[PbBr $_3$ ] $^{-}$八面体离子笼的运动是一致的，Pb-Br键的伸长与实验数据最为吻合.我们的工作演示了亚皮秒时间尺度上的晶格动力学的直接研究如何区分竞争方案，从而揭示了铅卤化物钙钛矿中缓慢载流子冷却的起源。
2022-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Measuring Exciton Fine-Structure in Perovskite Nanocrystal Ensembles
卤化铅钙钛矿纳米晶（PNC）具有独特的光电性能，其中许多来自所谓的亮三重态激子精细结构。测量这种精细结构的一个主要障碍是不均匀的光谱展宽，这限制了大多数实验研究的单光子光谱。它在这里示出的线性偏振的单粒子选择规则在PNCs中被保存在随机取向的合奏的非线性光谱。结合旋转平均的模拟表明，如瞬态吸收和二维相干光谱技术能够解决激子精细结构的PNCs，即使在存在不均匀的加宽和取向无序。
2021-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ligand-Controlled Phonon Dynamics in CsPbBr3 Nanocrystals Revealed by Machine-Learned Interatomic Potentials
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；Queens College, City University of New York（纽约市立大学皇后学院）；The Graduate Center, City University of New York（纽约市立大学研究生中心）
研究通过机器学习势揭示配体对CsPbBr3纳米晶声子动力学的影响，发现阳离子和阴离子配体系统性地红移Pb-Br-Pb伸缩模式并蓝移PbBr6^4-八面体旋转模式，为高性能钙钛矿纳米晶光电子器件提供设计原理。
2026-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Prolonged Phase Segregation of Mixed-Halide Perovskite Nanocrystals in the Dark
本研究发现部分相分离的混合卤化物钙钛矿纳米晶薄膜在撤去激光后仍会在黑暗中持续相分离数分钟，并归因于表面俘获载流子局域电场的缓慢耗散。
2024-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Core@Shell AgBr@CsPbBr3 Nanocrystals as Precursors to Hollow Lead Halide Perovskite Nanocubes
Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工大学）；Politecnico di Torino（都灵理工大学）；Università degli Studi di Milano Bicocca（米兰比可卡大学）
通过一步法合成AgBr@CsPbBr3核心@壳层纳米立方体，并通过卤化物交换制备空心铅卤化物钙钛矿纳米立方体，其光学性质不受空心区域影响。
2025-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Single Photon Emission from Single Perovskite Nanocrystals of Cesium Lead Bromide
经过几年的研究，基于半导体钙钛矿的光伏器件的功率转换效率已经达到~20%。伴随着在激光器、发光二极管和光电探测器等领域的其他有前途的应用的发现，人们很自然地会预测这些奇异的钙钛矿会带来什么进一步的兴奋。在这里，我们报告从一个简单的胶体方法合成的单CsPbBr 3钙钛矿纳米晶体（NC）的单光子发射的观察。与传统的金属硫族化合物纳米碳相比，这些CsPbBr 3纳米碳在类似的发射颜色下的吸收截面表现出近两个数量级的增加。此外，CsPbBr 3 NC的辐射寿命在室温和低温下都大大缩短，有利于单光子的极快输出。上述发现不仅为钙钛矿家族增加了一个新成员，用于集成到当前的光电架构中，而且还为单一钙钛矿NC在各种量子信息处理方案中的量子光应用铺平了道路。
2015-09-09 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Slow Auger Recombination of Charged Excitons in Nonblinking Perovskite Nanocrystals without Spectral Diffusion
在过去的二十年里，人们一直致力于研究金属-硫族化物纳米晶体（NC）中的光致发光（PL）闪烁和俄歇复合，直到最近才在几种特定的异质结构中取得了重大进展。在这里，我们表明，非闪烁PL是很容易在新合成的钙钛矿CsPbI 3（碘化铯铅）NC，和他们的俄歇重组的带电激子大大减慢，所示的PL寿命约为中性激子的两倍短。此外，在低温下，在单个CsPbI 3 NC中完全不存在光谱扩散，导致分辨率受限的PL线宽为~200 μeV。
2016-05-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Aqueous Preparation of CsPbBr3 Perovskite Nanocrystals Under Ambient Conditio
本文提出一种室温、空气环境下使用水基溶剂合成尺寸可控 CsPbBr3 钙钛矿纳米晶的绿色方法，PLQY 超 60%，光电探测器 D* 达 1.2×10^11 Jones。
2025-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Dimensionality on the Optical Absorption Properties of CsPbI$_3$ Perovskite Nanocrystals
在低温下用吸收光谱法测量了CsPbI $_3$钙钛矿纳米晶的带隙。在CsPbI $_3$纳米立方体和纳米片中观察到异常的带隙位移，这些带隙位移通过晶格振动模式引起的带隙重整化准确建模。我们发现，降低尺寸的CsPbI $_3$晶格的纳米片大大减少了电子-声子耦合，和占主导地位的面外量子限制的结果在一个均匀加宽的吸收线的形状下降到低温。在低温下，CsPbI $_3$纳米立方体中形成吸收尾部，我们将其归因于位于价带边缘附近的浅缺陷态。
2019-10-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Size Dependent Ternary Halide Solid Solutions in Perovskite Nanocrystals
Technion-Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
研究通过高通量合成和理论模型，确定了三元卤化物钙钛矿纳米晶体的溶解极限，并展示了其尺寸依赖的混溶性及稳定性提升机制。
2026-01-11 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Confining Metal-Halide Perovskites in Nanoporous Thin Films
控制半导体纳米晶体的尺寸和形状可以促进纳米电子学和光子学的发展。量子限制的、廉价的、溶液衍生的金属卤化物钙钛矿提供窄带、颜色纯净的发射器作为下一代显示器和光电子器件的组成部分。我们使用纳米多孔硅和氧化铝薄膜作为模板，直接在器件相关架构内生长钙钛矿纳米晶，而不使用胶体稳定。我们发现显着蓝移的光致发光发射通过减小孔径;通常红外发射材料变成可见的红色，绿色发射材料青色和蓝色。将钙钛矿纳米晶体限制在多孔氧化物薄膜内显著增加了光致发光稳定性，因为模板有害地用作封装。我们量化的纳米多孔硅中的钙钛矿晶体的模板诱导的大小与微焦点高能量X射线的深度剖析在传输几何，验证整个纳米多孔膜的厚度的钙钛矿纳米晶体的生长。低电压电致发光二极管与窄，蓝移发射制造的纳米晶钙钛矿生长在嵌入式纳米多孔氧化铝薄膜证实了我们的下一代光子器件的一般概念。
2017-08-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Plasmonic Doped Semiconductor Nanocrystals: Properties, Fabrication, Applications and Perspectives
简并杂质半导体纳米晶体由于其在近红外波段的可调谐局域表面等离子体共振（LSPR）而受到人们的关注。在载流子密度为1021 cm^-3的材料中，高掺杂水平会导致掺杂水平的简并和近红外光谱中强烈的等离子体吸收。与贵金属相比，简并杂质半导体NC中较低的载流子密度使得能够在宽光谱范围内进行LSPR调谐，因为即使载流子密度的微小变化也会强烈影响LSPR的光谱位置。我们专注于铜硫族化物NC和杂质掺杂的金属氧化物NC作为贵金属的最研究的替代品。我们揭示了在空位掺杂铜硫属化物NCs中LSPR调谐的结构变化，并提供了杂质掺杂金属氧化物NCs的LSPR改性的根本不同机制的图片。本文综述了等离子体简并掺杂纳米粒子的光学特性，着重介绍了各种光学测量方法和光学模拟方法。这些发现合并在一个详尽的部分，新的和令人兴奋的应用程序的基础上的特殊特性，等离子体半导体NC带来的。
2017-01-21 cond-mat.mtrl-sci
High Open Circuit voltage solar cells based on bright mixed halide CsPbBrI2 perovskite nanocrystals synthesized under ambient air conditions
卤化铅钙钛矿纳米晶体（NC）目前正在成为最令人感兴趣的溶液处理半导体之一，因为它们具有高光致发光量子产率（PLQY），以及通过阴离子交换反应或量子限制的颜色可调谐性。在这里，我们显示了高效的太阳能电池的基础上混合卤化物（CsPbBrI 2）NC通过在环境条件下的阴离子交换反应。我们进行了阴离子交换反应，在浓NC溶液中与I-，从而诱导PL红移高达676 nm，并获得高PLQY的膜（65%）。在空气中用两种不同的沉积方法制造在350-660 nm波长范围内工作的太阳能电池器件。太阳能电池显示出5.3%的光转换效率和高达1.31V的开路电压（Voc），这是所报道的带隙低于2 eV的基于钙钛矿的太阳能电池的最高值之一，清楚地表明了这种材料的潜力。
2019-01-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
InAs nanocrystals with robust p-type doping
对载流子类型的鲁棒控制对于制造基于纳米晶体的光电子器件（例如p-n同质结）是基本的，但是由于半导体纳米晶体的小尺寸，在半导体纳米晶体中有效地掺入杂质及其表征是高度挑战性的。在本文中，合成后掺杂镉的InAs纳米晶体可以作为最初n型InAs纳米晶体成功p型掺杂的模型系统，正如场效应晶体管（FET）中所证明的那样。先进的结构分析，使用原子分辨电子显微镜和同步辐射X射线吸收精细结构光谱显示，镉杂质附近和上的替代p型掺杂剂取代铟的x-ray表面上。相应地，当暴露于空气中时，Cd掺杂的InAs FET随着时间的推移表现出显着的空穴传导、迁移率和滞后行为的稳定性，而本征InAs NCs FET容易被氧化，并且其性能迅速下降。因此，Cd起到了双重作用，充当p型掺杂剂，也保护纳米晶体免受氧化，直接证明了X射线光电子能谱学测量的空气暴露的样品的本征和Cd掺杂的InAs NC膜。这项研究表明，强大的p型掺杂的InAs纳米晶体，设置在印刷电子器件中的实施这样的掺杂的InAs系统的阶段。
2021-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Energy Transfer in Stability-Optimized Perovskite Nanocrystals
卤化物钙钛矿纳米晶体具有优异的光电性能和简便的合成方法，是一种很有前途的纳米结构器件材料。然而，商业化主要受到在环境条件下缺乏NC稳定性和低效的载流子注入的阻碍。在这里，我们调查这两个问题的解决方案，采用甲基溴化铅铵（MAPbBr_3）NC封装在二嵌段共聚物核壳胶束的可调尺寸。我们证实，壳层并不阻止能量转移，因为这些NC和2D CsPbBr_3纳米片（NPLs）之间的FRET效率达到73.6%。该值与胶束尺寸密切相关，较厚的壳显示出显著降低的FRET效率。这些高效率是有代价的，因为最薄的外壳保护封装的NC不受环境诱导的降解。找到效率和保护之间的最佳点可以实现具有增强载流子密度的定制能量漏斗，用于高功率钙钛矿NC基光电应用。
2022-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in Fe-doped ZnO Nanocrystals: Experimental and Theoretical investigations
成功合成了Fe掺杂ZnO纳米晶，并利用X射线衍射和透射电镜对其结构进行了表征。在相同系统上的磁化测量揭示了铁磁到顺磁转变温度> 450 K，由于纳米颗粒系统中无序表面自旋的倾斜，具有从铁磁到自旋玻璃态的低温转变。局部磁探针，如EPR和穆斯堡尔表明存在的Fe在两个价态Fe 2+和Fe 3+。我们认为，Fe 3+的存在是由于在系统中的阳离子（Zn）空位可能的空穴掺杂。通过从头算电子结构计算，研究了Fe掺杂ZnO体系中的缺陷（如O空位和Zn空位）对铁磁性的性质和起源的影响。电子结构计算表明空穴掺杂（锌空位）是更有效地稳定铁磁性Fe掺杂ZnO和我们的结果是一致的铁磁性Fe掺杂ZnO样品中的空穴掺杂的实验签名。
2007-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Doped and Codoped Silicon Nanocrystals: the Role of Surfaces and Interfaces
硅纳米晶由于其新颖的性质及其在电子、光电子、光伏、热电和生物等领域的潜在应用而受到广泛的研究。这些新特性是通过载流子的量子限制和表面化学的强烈影响相结合来实现的。如在体硅的情况下，电子、光学和输运性质的调谐与以受控方式掺杂纳米晶体的可能性有关。这是一个很大的挑战，因为一些研究表明，Si纳米晶体中的掺杂与体相掺杂不同。理论和实验表明，掺杂和共掺杂受到大量参数的影响，如硅纳米晶体的尺寸，形状，钝化和化学环境。然而，这些参数之间的连接和掺杂剂的本地化，以及发生的自净化效应仍然不清楚。在这篇综述中，我们总结了这一迷人的研究领域的最新进展，考虑独立的和矩阵嵌入的硅纳米晶体从理论和实验的角度来看，特别注意的从头计算得到的结果和尺寸，表面和界面诱导的影响。
2018-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Quantifying Photoinduced Polaronic Distortions in Inorganic Lead Halide Perovskites Nanocrystals
下一代钙钛矿基光电子器件的发展关键依赖于对非平衡条件下载流子与极性晶格之间相互作用的理解。虽然对于CsPbBr 3钙钛矿来说，Pb-Br框架柔性在其光激活功能性中起关键作用已经变得越来越明显，但相应的局部结构重排尚未明确确定。在这项工作中，我们证明了系统中的光致晶格变化是由于一个特定的极化畸变，与激活的纵向光学声子模式在18毫电子伏的电子-声子耦合，我们量化与原子级精度的相关结构变化。这一成就的关键是结合时间分辨和温度依赖性的研究在Br K-边缘和铅L3-边缘的X射线吸收与精细的从头计算模拟，这充分考虑了屏蔽的核心孔的最终状态的X射线吸收光谱的影响。从时间动力学，我们表明，载流子复合可逆解锁的结构变形在Br和Pb网站。与温度相关的XAS结果的比较排除了热效应作为光激发过程中的Pb-Br键合基序的变形的主要来源。我们的工作提供了一个全面的描述CsPbBr 3钙钛矿的电子物理学，提供新的见解的光诱导系统的响应和其特殊的光电性能。
2021-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Electron-Hole Binding Governs Carrier Transport in Halide Perovskite Nanocrystal Thin Films
二维卤化物钙钛矿纳米片（NPL）具有优异的发光特性，包括宽光谱可调谐性、超快辐射衰减、高量子产率（QY）和定向发射。为了实现高效的器件，必须了解激子输运在NPL薄膜中的进展。由于电子-空穴对的高结合能，激子通常被认为是负责载流子转移的主要物质。我们采用空间和时间分辨的光学显微镜来绘制15 ° C和50 ° C之间钙钛矿型纳米晶（NC）薄膜中激子扩散的地图。在室温（RT）下，我们发现扩散长度与纳米晶体（NC）的厚度成反比。随着温度的升高，激子扩散下降的所有NC膜，但在不同的速度。这导致特定的温度转换点，在该温度转换点处，较薄的NPL表现出较高的扩散长度。我们把这种反常的扩散行为归因于在我们的温度范围内单个纳米碳内激子和自由电子空穴对的共存。围绕NC的有机配体壳层防止电荷转移。因此，电子-空穴对处于未结合状态的任何时间都会降低FRET介导的NC间转移速率，从而降低总体扩散。这些结果阐明了如何激子扩散进展强烈限制卤化物钙钛矿NC膜，强调光电子器件的关键考虑。
2022-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton-photocarrier interference in mixed lead-halide-perovskite nanocrystals
本文在混合铅卤钙钛矿纳米晶体中识别出激子与光生载流子之间的类Fano干涉，并通过调节飞秒脉冲光谱在中等耦合区域证实该干涉为内禀效应，将影响系统退相干动力学及其量子技术应用。
2024-05-06 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Excitons and their Fine Structure in Lead Halide Perovskite Nanocrystals from Atomistic GW/BSE Calculations
纳米晶体的原子详细计算研究，如那些来自有前途的铅卤化物钙钛矿，是具有挑战性的，由于大量的原子和缺乏对称性利用。在这里，专注于甲基铵碘化铅纳米晶体，我们结合了实空间紧束缚模型与GW近似的自能和获得激子波函数和吸收光谱通过相关的Bethe-Salpeter方程的解决方案。我们发现，载流子约束，介电对比度，电子-空穴交换，和激子结合能的尺寸依赖性有很强的影响，最低的激发能，这可以调整几乎1 eV的直径范围内的2-6 nm。我们计算的激发能比实验测得的光致发光高约0.2 eV，并且它们显示出相同的定性尺寸依赖性。聚焦于带边激子的精细结构，我们发现最低层的激子在光谱上是暗的，并且能量比较高层的亮态三重态低约20-30 meV，其简并性被晶场效应略微破坏。
2022-10-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Eu-doped CsSrCl$_3$ Large Nanocrystal Clusters with Self-Reduction Effect and Near-Unity Quantum Yield
本研究针对卤化铕钙钛矿蓝色发光材料量子产率低、稳定性差的问题，提出一步法合成具有自还原效应的Eu²⁺掺杂CsSrCl₃大纳米晶团簇，经表面钝化后PLQY达约97%，为无铅蓝发光钙钛矿纳米晶最高值，外延ZnS壳层可显著提升稳定性，为无毒发光材料研究提供新方向。
2025-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Modeling recombination processe in RE doped Up-Conversion nanocrystals
上转换纳米晶体（UCNCs）是一类将低能激发转换为高能发射的新型非线性光学材料。合成技术的最新进展使得能够控制尺寸，形状，发射色纯度以及光学调谐[1]。这些UCNCs的特征在于高的表面积与体积比，允许有趣的属性，如水溶性和生物功能性。UCNCs通常由掺杂有Ln^{3+}离子的无机基质组成。已知最有效的基质是用于测试我们的模型的基质，即共掺杂Er^{3+}作为受体/激活剂和Yb^{3 +}作为供体/敏化剂的NaGdF_4纳米晶体。在这项工作中，我们介绍了所需的理论背景，以了解在这些系统中发生的离子-离子相互作用的性质，以及RE离子的4f跃迁特性的细节。在第二章中，我们提出了我们的模型，通过一个系统的速率方程对应于一个自定义的能量图。然后，我们展示了我们的模拟产生适合的时间分辨光致发光（TRPL）数据。最后，我们构建了一个改进的模型，旨在涵盖所有的过程，似乎参与了研究的样品的发光，我们提出了这种方法的成就。
2016-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Switchable Photovoltaic Effect in Ferroelectric CsPbBr3 Nanocrystals
本文发现 CsPbBr3 纳米晶在无外加电场下具有铁电驱动的光伏效应，且该效应可通过外加电场增强并切换极化方向，为新型光铁电器件设计提供了潜在候选方案。
2024-01-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Universal mechanism of luminescence enhancement in doped perovskite nanocrystals from symmetry analysis
金属卤化物钙钛矿纳米晶体已经表现出优异的光电性能，用于发光应用。可以使用与各种金属（M2+）的等价掺杂来定制和增强它们的光发射。尽管对最大限度地提高成绩至关重要，但仍然缺乏对这种兴奋剂的普遍工作机制的理解。在这里，我们直接比较的光学性质的纳米晶体含有最常用的掺杂剂，在相同的合成条件下制造。我们表明，第一次明确和支持的第一性原理计算和分子轨道理论，元素非特定的电子效应，而不是特定的电子效应主导这些属性下的设备相关的条件。大多数掺杂剂对钙钛矿电子结构的影响主要基于局部晶格周期性断裂和所产生的载流子局部化，导致增强的辐射复合，而掺杂剂特异性杂化效应起次要作用。我们的研究结果提出了选择掺杂剂的具体指导方针，以最大限度地提高所需光电子器件中钙钛矿发射体的性能。
2022-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Structural, magnetic, and optical properties of zinc- and copper- substituted nickel ferrite nanocrystals
铁氧体纳米晶由于其丰富的物理性质而成为人们感兴趣的材料。在这里，我们将掺杂剂Zn和Cu添加到镍铁氧体纳米晶体Ni 1-xMxFe 2 O 4（0<=x<=1，M{ \in }{Cu，Zn}）中，并表征样品的相关性质如何相应地改变。基本上，这些掺杂导致Fe+3离子重排到两个预先存在的八面体和四面体位置。事实上，这，我们表明，诱导相关的磁性掺杂样品。在Cu掺杂的情况下，Jahn-Teller效应也出现了，我们通过样品的FTIR光谱来识别。此外，我们发现掺杂样品的晶格参数增加，以及掺杂样品的超顺磁性行为，而Jahn-Teller效应排除了CuFe 2 O 4纳米晶体中类似的行为。采用室温光致发光法研究了Zn和Cu掺杂对镍铁氧体纳米晶光学性质的影响。
2012-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of the lifetime of metastable states in Er-doped Si nanocrystals by external coloured noise
分析了不同噪声强度和相关时间下，在外部色噪声源存在下掺铒硅纳米晶亚稳态能级寿命的变化.激子动力学模拟的一组唯象速率方程，考虑到所有可能的现象，固有的能量状态的Si纳米晶体和Er $^{3+}$离子在硅氧化物的主机材料。通过荧光和能量转移的协同上转换研究了Er原子在第一激发能级$^4$ I $_{13/2}$的初始布居数的衰减，研究了Er原子的电子退激发.我们的结果表明，在较宽的噪声强度和关联时间范围内，$^4$ I $_{13/2}$能级的退激过程被减慢.此外，一个非单调的行为的寿命与波动的幅度被发现，其特征在于由一个最大的变化值的噪声相关时间可比的去激时间。本文还讨论了色噪声对$^4$ I $_{13/2}$能级激活的能量转移上转换效率的间接影响。
2014-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Improvement of Photophysical Properties of CsPbBr$_3$ and Mn$^{2+}$:CsPb(Br,Cl)$_3$ Perovskite Nanocrystals by Sr$^{2+}$ Doping and Their Application in White-LEDs
全无机卤化铅钙钛矿纳米晶（NC）在光电子器件中显示出潜力，但其稳定性和效率还有待提高。在这项工作中，我们探讨了二价金属位掺杂对CsPbX $_3$（X = Br，Cl）钙钛矿纳米晶体光电性能的影响。首先，原始CsPbBr $_3$ NC中的Pb $^{2+}$离子被Mn $^{2+}$离子部分取代，然后碱土金属锶掺杂在原始和Mn $^{2+}$取代的颗粒上。原始的和三个掺杂的NC变体的结构和物理性质进行了实验研究，以及利用第一性原理计算。我们发现，一个小的百分比的Sr $^{2+}$ -掺杂提高了8%的原始颗粒的光致发光量子产率，而它提高了Mn $^{2+}$ -态发射7%。将具有所有四种NC变体的Percent NC膜/聚（甲基丙烯酸甲酯）复合材料用于白光发光二极管（WLED）中，并且再次发现Sr $^{2+}$掺杂的NC使WLED的发光效率增加约4%。我们将此性能增强归因于降低的缺陷密度以及局部NC结构中的衰减的微应变。
2022-01-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Intense Dark Exciton Emission from Strongly Quantum Confined CsPbBr$_3$ Nanocrystals
半导体纳米晶体中的暗基态激子由于其长的寿命对于需要长寿命的电子或自旋态的应用具有吸引力而一直是人们非常感兴趣的主题。最近已经做出了重大努力来探索和访问金属卤化物钙钛矿纳米晶体中的暗激子能级，与其他现有的半导体纳米晶体相比，金属卤化物钙钛矿纳米晶体正在成为光子和电荷的优越来源。然而，在金属卤化物钙钛矿纳米晶体中，直接观察来自暗激子的长寿命光致发光仍然是难以捉摸的。本文报道了在强量子限制的CsPbBr 3纳米晶体中观察到的暗基态激子的强发射，其寿命为1-10 μ s，这与迄今为止探索的弱量子限制系统的行为形成了对比。对不同限制程度的CsPbBr 3纳米晶体的研究揭示了量子限制在增强亮-暗激子能级分裂中的关键作用，这对于获得暗激子是重要的。我们的工作展示了强量子限制的钙钛矿纳米晶体作为利用暗激子的新平台的未来潜力。
2020-03-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
In Situ Phase-Transition Crystallization of All-Inorganic Water-Resistant Exciton-Radiative Heteroepitaxial CsPbBr3-CsPb2Br5 Core-Shell Perovskite Nanocrystals
金属卤化物钙钛矿在暴露于湿气或热时的不稳定性严重阻碍了它们在光电子器件中的应用。在这里，我们报告了高产率的合成高耐水性的全无机绿色发光CsPbBr 3/CsPb 2Br 5核/壳异质纳米晶体（HNC）通过开发一个原位相变的方法。它是通过水驱动的相变的原始单斜晶系CsPbBr 3和所得的四重CsPb 2Br 5纳米壳具有小的晶格失配与CsPbBr 3核心，这确保了形成的外延界面所产生的CsPbBr 3/CsPb 2Br 5 HNC。这些HNC在水中浸泡11个月后几乎保持100%的原始发光强度，并且在100 °C下发光强度仅下降到81.3%。瞬态发光光谱和密度泛函理论计算结果表明，CsPbBr 3纳米壳层中存在双辐射复合通道，CsPb 2Br 5纳米壳层提供的电子势垒显著提高了激子复合速率.基于这些稳健的CsPbBr 3/CsPb 2Br 5 HNC实现了原型准白光发光器件，显示了它们在固态照明和宽色域显示方面的强大竞争力。
2021-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temporal Evolution of Self-Assembled Lead Halide Perovskite Nanocrystal Superlattices: Effects on Photoluminescence and Energy Transfer
本文研究了CsPbBr3纳米晶超晶格在真空和空气中的时间演化，发现纳米晶反应性导致的结构变化会产生类似超荧光的低能量发射峰，揭示了在研究集体光电特性时需区分真实协同相互作用与反应性诱导的发射现象。
2020-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
La-Doped BaSnO$_3$ Electron Transport Layer for Perovskite Solar Cells
由于$_2$电子输运层（ETL）在钙钛矿太阳能电池（PSCs）中的光不稳定性和滞后性，对新型电子输运材料的需求很高。在这里，我们展示了La掺杂的BaSnO $_3$（LBSO）和甲基铵（MA）碘化铅钙钛矿（MAPbI $_3$）之间的理想能带对准。CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$ /La $_x$ Ba $_{(1-x)}$ SnO $_3$界面形成稳定的全钙钛矿异质结构。选择性的带对齐操作与带隙重整化的La掺杂的Ba网站。LBSO具有高的迁移率、光稳定性和结构稳定性，有望成为下一代ETL材料。
2018-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Metal-insulator transition in films of doped semiconductor nanocrystals
为了充分发挥半导体薄膜作为低成本电子材料的潜力，需要更好地了解使其导电性金属化所需的掺杂剂的量。在体半导体中，金属-绝缘体转变时的电子临界浓度由莫特判据描述。在这里，我们从理论上推导出的临界浓度$n_c$的重掺杂的纳米晶体的膜缺乏配体在其表面和彼此直接接触。在相应的实验中，我们研究了掺磷无配体硅纳米晶体薄膜的导电机制。在我们的样品中实现的最大的电子浓度，这是预测的$n_c$的一半，我们发现，跳跃电子的本地化长度是接近纳米晶体直径的三倍，表明该膜接近金属-绝缘体转变。
2016-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton Transport in Disordered Perovskite Nanocrystal Solids
Condensed Matter Physics Center, IFIMAC, Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学凝聚态物理中心IFIMAC）；Departamento de Física de la Materia Condensada, Facultad de Ciencias, Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学理学院凝聚态物理系）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, ICMM, Consejo Superior de Investigaciones Científicas, CSIC（西班牙国家研究委员会马德里材料科学研究所ICMM）；Departamento de Química Inorgánica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学化学学院无机化学系）
研究揭示在铅卤钙钛矿纳米晶固体中，能量无序而非结构无序主导激子传输效率，长烷基链配体虽提高单分散性却因增强量子限域效应导致传输效率降低。
2026-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Energy transfer processes in Er-doped SiO2 sensitized with Si nanocrystals
我们提出了一个高分辨率的光致发光研究掺铒二氧化硅敏化硅纳米晶体（Si NC）。发射带起源于限制在Si NC中的激子和Er 3+离子的4f电子核内的内部跃迁的复合，以及中心在λ = 1200nm处的带已被识别。它们的动力学进行了详细的研究。基于这些测量，我们提出了一个全面的模型，负责在这个系统中产生光的能量传递机制。Er 3+和Si NC的子系统之间的能量流的一个独特的图片开发，产生真正的微观信息的敏化效果及其局限性。特别是，我们表明，大部分的Er 3+离子可在系统中参与能量交换。澄清了长期存在的问题，即大多数Er掺杂剂在用Si NCs敏化后的光学活性的表观损失，并将其归因于Si NCs和Er 3+离子之间非常有效的能量交换机制的出现。应用潜力的SiO2：Er敏化硅NCs的讨论，鉴于新获得的微观洞察力。
2008-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Advances in perovskite nanocrystals and nanocomposites for scintillation applications
本综述系统梳理了用于闪烁体的钙钛矿纳米晶体及其聚合物纳米复合材料的合成方法、基体嵌入策略与性能评估，为辐射探测用PNCs基纳米闪烁体的研究提供了全面的前沿参考。
2024-06-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Size-dependent Dielectric Permittivity of Perovskite Nanocrystals
Donostia International Physics Center (DIPC)（多诺斯蒂亚国际物理中心）；Centro de Física de Materiales (CFM-MPC)（材料物理中心）；University of the Basque Country (UPV/EHU)（巴斯克大学）；Uppsala University（乌普萨拉大学）
本文提出通过胶体溶液吸收光谱重建钙钛矿纳米晶的尺寸依赖复介电常数，验证其在单个纳米晶与纳米天线耦合中的应用。
2026-01-22 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
