鑽石舞台

具有鉛鹵八面體共頂連接特徵的鹵化鉛基鈣鈦礦材料由於具有高的發光量子產率、大的光吸收截面、優異的載流子輸運性能以及窄帶發射等優勢，在太陽能電池、光電二極管和激光器等領域具有廣闊的應用前景，是近些年來備受關注的明星材料。由半導體能帶結構決定的禁帶寬度即帶隙，作為一個重要的特徵參量直接影響半導體光電器件的響應特性及效率等。因此，探索鹵化鉛基鈣鈦礦帶隙的溫度依賴特性及其物理起源對該類半導體材料在光電領域中的實際應用具有重大意義。

中國科學院福建物質結構研究所陳學元研究員等人受Advanced Photonics Research邀請回顧總結了近期鹵化鉛基鈣鈦礦帶隙的溫度依賴特性方面的研究進展。作者首先總結了用於確定鈣鈦礦材料帶隙的相對值或絕對值的實驗測量方法。這類方法包括利用帶邊激子發射來確定帶隙的相對值，以及利用Elliot模型對激子共振吸收與價帶頂至導帶底的帶邊吸收進行擬合來確定帶隙的絕對值。緊接着，他們系統闡述了可揭示出鈣鈦礦材料的帶隙隨溫度變化物理起源的電聲子相互作用理論模型。溫度對半導體帶隙的影響可歸結為熱膨脹與電聲子相互作用（圖1）。前者是在絕熱近似下溫度引起晶格常數的變化而導致的能帶結構變化；後者則是溫度引起晶格周期勢場的變化而導致的電子結構擾動，而這種擾動可以由Allen-Heine-Cardona模型來進行理論描述。同時，他們還總結了近期利用Bose-Einstein雙振子模型對鈣鈦礦帶隙的溫度依賴曲線進行擬合分析，以及基於蒙特卡羅（Monte Carlo）算法對帶隙與溫度的依賴關係進行精確模擬計算等方面的研究進展。隨後，作者還列舉了一些典型的通過改變鹵化鉛基鈣鈦礦材料的陽離子或陰離子組份，以及調控材料的維度（即將材料的維度由APbX3（A為陽離子，X為鹵素）三維塊材降低至具有強限域效應的零維量子點、二維量子片或有機–無機雜化二維鈣鈦礦）來對帶隙的溫度依賴特性進行調製的研究報道（圖2）。最後，他們對於鹵化鉛基鈣鈦礦帶隙的溫度依賴特性這一基礎科學問題的未來研究方向進行了展望。

圖1、鹵化鉛基鈣鈦礦帶隙隨溫度變化的物理起源示意圖。

我們期望這篇綜述論文可以加深國內外同行對於鹵化鉛基鈣鈦礦材料帶隙的溫度依賴特性這一基礎物理問題的認知，從而進一步推動該類材料在光電器件領域中的應用。

圖2、（a）四方（T）、立方（C）與正交（O）相鈣鈦礦帶隙的溫度依賴曲線；（b）內嵌於玻璃基質中的CsPbBr3量子點的激子發射位置與溫度的依賴關係（CPB1/2/3量子點的半徑為3.3/4.2/4.8 nm）；（c-d）具有兩層鉛溴八面體厚度的CsPbBr3量子片（2-ML NPLs）的變溫吸收譜及其帶隙隨溫度變化情況。

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