該綜述先總結(jié)了0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物的溶液合成方法、晶體結(jié)構(gòu)特征和發(fā)光物理機(jī)制，并詳細(xì)分析了0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物發(fā)光物理機(jī)制的調(diào)控以及光電方面的應(yīng)用。最后，對(duì)0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物的未來(lái)應(yīng)用和研究進(jìn)行了總結(jié)和展望。

三維（3D）有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鹵化鉛鈣鈦礦材料因其光吸收系數(shù)高、帶隙可調(diào)、載流子遷移率高和缺陷容忍度高而備受關(guān)注，這些優(yōu)異的光電特性使它們?cè)谔?yáng)能電池、光電探測(cè)器、發(fā)光二極管（LED）和光催化等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。盡管3D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鹵化鉛鈣鈦礦納米晶在光電應(yīng)用中已經(jīng)取得了一系列顯著的成就，但將其加工成薄膜和固體粉末往往會(huì)造成有機(jī)配體的缺失和隨后的團(tuán)聚，從而導(dǎo)致PLQY急劇降低。此外，復(fù)雜的合成工藝、較低的產(chǎn)率和較差的穩(wěn)定性也進(jìn)一步阻礙了3D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鹵化鉛鈣鈦礦納米晶的應(yīng)用。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)新型發(fā)光材料，調(diào)控其性能，增強(qiáng)其環(huán)境穩(wěn)定性，以滿足其在光電器件中的應(yīng)用。

該綜述先總結(jié)了0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物的溶液合成方法、晶體結(jié)構(gòu)特征和發(fā)光物理機(jī)制，并詳細(xì)分析了0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物發(fā)光物理機(jī)制的調(diào)控以及光電方面的應(yīng)用。最后，對(duì)0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物的未來(lái)應(yīng)用和研究進(jìn)行了總結(jié)和展望。

引言

近些年來(lái)，研究人員在對(duì)低維有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物的研究中取得了重大進(jìn)展，這類材料具有多樣性的結(jié)構(gòu)和豐富的性能，這使其在光電應(yīng)用方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。此外，低維有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物還具有易于合成、生產(chǎn)成本低、適合大規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)，這為它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中提供了更大的競(jìng)爭(zhēng)力。開(kāi)發(fā)新型0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物材料、研究其內(nèi)在的微觀相互作用和相關(guān)的發(fā)光物理機(jī)制、拓展其在光電器件中的應(yīng)用已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，這對(duì)促進(jìn)發(fā)光材料的發(fā)展具有重要意義。

零維有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物的溶液合成、光物理性質(zhì)及光電應(yīng)用

（1）溶液合成方法。

目前報(bào)道的0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物單晶的溶液合成方法主要有以下三種，即飽和溶液降溫技術(shù)、反溶劑輔助結(jié)晶技術(shù)和溶液緩慢揮發(fā)技術(shù)。飽和溶液降溫技術(shù)，即隨著溫度的升高，前驅(qū)體的溶解度逐漸增大，因此當(dāng)在高溫下配置前驅(qū)體的飽和溶液，然后緩慢降溫，此時(shí)會(huì)伴隨有晶體的析出，如圖1（a）所示。反溶劑輔助結(jié)晶技術(shù)制備單晶的過(guò)程如圖1（b）所示，首先將前驅(qū)體溶液放入干凈的小瓶中，然后將其浸入到裝有反溶劑的平底密封器皿中，當(dāng)反溶劑緩慢擴(kuò)散到前驅(qū)體溶液中，則會(huì)有晶體析出。溶液緩慢揮發(fā)技術(shù)是基于某些溶液易于揮發(fā)的原理，將前驅(qū)體溶液揮發(fā)濃縮來(lái)制備單晶。這種方法簡(jiǎn)單且實(shí)用，適合絕大部分0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物單晶的生長(zhǎng)，其制備單晶的過(guò)程如圖1（c）所示。

圖1：（a）飽和溶液降溫技術(shù)；（b）反溶劑輔助結(jié)晶技術(shù)；（c）溶液緩慢揮發(fā)技術(shù)。

（2）晶體結(jié)構(gòu)特征。

在0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物中，金屬鹵化物多面體團(tuán)簇被大的有機(jī)陽(yáng)離子包圍并完全孤立，形成了一種獨(dú)特的“主-客體”結(jié)構(gòu)。因此，0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)，其基本保留了斷開(kāi)的無(wú)機(jī)單元的光物理性質(zhì)，這意味著獨(dú)立的無(wú)機(jī)金屬鹵化物多面體或團(tuán)簇在很大程度上決定了化合物的光物理性質(zhì)。0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物具有多樣性的晶體結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)，其發(fā)射光譜可以覆蓋整個(gè)可見(jiàn)光范圍。此外，其還具有高效的藍(lán)光和近紅外光發(fā)射，甚至還可以實(shí)現(xiàn)單組分白光發(fā)射。

（3）發(fā)光物理機(jī)制及調(diào)控。

一般來(lái)說(shuō)，隨著維度的降低，金屬鹵化物的量子限域效應(yīng)變強(qiáng)，晶格變軟，電-聲子耦合變強(qiáng)，并伴隨著更高發(fā)光效率的寬帶發(fā)射。而由于0D金屬鹵化物的結(jié)構(gòu)維數(shù)最低，電-聲子耦合最強(qiáng)，因此在0D金屬鹵化物中只能觀察到單個(gè)寬帶發(fā)射，這源于由強(qiáng)-電聲子耦合和晶格畸變導(dǎo)致的寬帶自束縛激子（STEs）發(fā)射。通過(guò)飛秒光譜測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)，在0D金屬鹵化物中光生自由激子可以快速地自束縛形成STEs，因此0D金屬鹵化物的寬帶發(fā)射峰通常呈現(xiàn)為高斯形狀。

眾所周知，0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物的發(fā)光由金屬鹵化物團(tuán)簇中心的局域配位環(huán)境所主導(dǎo)，因此，可以通過(guò)改變0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物的成分和微觀結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)其局域約束和電-聲子耦合，進(jìn)而調(diào)控0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物的發(fā)光物理機(jī)制。0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物發(fā)光物理機(jī)制的調(diào)節(jié)策略包括：（1）不同類型的金屬光學(xué)活性中心；（2）鹵素離子類型；（3）擴(kuò)展晶格的抗衡有機(jī)陽(yáng)離子的類型；（4）金屬光學(xué)活性中心的配位場(chǎng)的變化。

（4）光電方面的應(yīng)用。

0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物在高能X射線的激發(fā)下可以發(fā)射出低能可見(jiàn)光子，因此在閃爍體領(lǐng)域中也有著很好的應(yīng)用前景。0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物在熱、濕氣和揮發(fā)性有機(jī)溶劑等外部環(huán)境的刺激下，光學(xué)性能會(huì)發(fā)生一定的變化，這使其成為各種類型傳感器的潛在候選材料。除了優(yōu)異的發(fā)光特性，0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物在太陽(yáng)能電池、光電探測(cè)器和鐵電體等領(lǐng)域也展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。

結(jié)論與展望

近些年來(lái)，大量的0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物被報(bào)道，它們具有多樣性的結(jié)構(gòu)和豐富的光物理性質(zhì)，優(yōu)異的光學(xué)性能，特別是顏色可調(diào)、發(fā)光效率高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，使其成為一種應(yīng)用于光電子器件領(lǐng)域的潛在候選材料。但0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物的發(fā)展也存在一些問(wèn)題與挑戰(zhàn)，例如：鉛固有的毒性極大地限制了0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物的進(jìn)一步發(fā)展；目前報(bào)道的大多數(shù)0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物通常具有較差的濕氣穩(wěn)定性；目前的研究認(rèn)為，在0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物中觀察到的寬帶發(fā)射源于STE；盡管0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物具有高效的寬帶發(fā)射，但目前報(bào)道的以綠光、黃光和紅光發(fā)射為主；同時(shí)，基于0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物的光電效率有待進(jìn)一步提高。考慮到0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物的離子特性和較低的形成能，其在不同的外部刺激下可以實(shí)現(xiàn)發(fā)光顏色的轉(zhuǎn)變，因此利用這一特性，可進(jìn)一步探索其在多重?zé)晒夥纻魏托畔⒓用苤械膽?yīng)用。在未來(lái)，可以探索0D有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物在多重外部刺激下的光學(xué)響應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)其對(duì)信息的多重加密防護(hù)。