对2023年国内外科研团队在Nature期刊的最新重要进展进行了梳理，总结了钙钛矿太阳能电池、钙钛矿发光二极管、有机太阳能电池以及钙钛矿材料的其他应用，今天给大家分享

  限制全钙钛矿叠层器件中宽带隙电池效率的根本原因是传输层与钙钛矿界面的非辐射复合以及不理想的载流子传输，基于此，领域内目前所使用的空穴传输层往往是自组装层如Me-4PACz, 2PACz, MeO-2PACz等，它们能降低界面的非辐射复合，并加速空穴的抽取，提升器件的Voc和FF。但问题就在于这类自组装层的覆盖度并不是很好。

  因此四川大学赵德威与厦门大学唐卫华等人设计了一种新的自组装层4PADCB，它可以在保证空穴传输能力的前提下提高对基底的覆盖度以及钙钛矿溶液的浸润性，从而制备高性能器件。通过优化空穴传输层的构型来改善自组装空穴传输层在基底上的覆盖度以及钙钛矿的浸润性，从而提升了大面积器件的效率和稳定能力，这对于大面积叠层器件的发展是十分有利的。

  2. 浙江大学/西湖大学研究团队等揭秘甲脒基光伏钙钛矿材料的取向成核机制

  为了厘清钙钛矿快速相转变过程中的关键微观机制，浙江大学薛晶晶课题组和西湖大学王睿课题组通过一种原位多通道实时监测手段，发现了黑相FAPbI3形成过程中的一种普适性的取向成核机制，该种机制抑制了非光学活性的晶相形成，使得在室温下就能形成纯净的黑相FAPbI3，该种取向成核机制在多种场景下的钙钛矿沉积中均适用。研究团队基于此实现了钙钛矿小面积太阳能电池器件25.4%的光电转换效率，并放大于大面积模组（27.83 cm2）中实现了21.4%的孔径效率。

  基于此优化了钙钛矿薄膜沉积策略，在两步法和一步法沉积工艺中分别实现了超过24%和25%的光电转换效率。研究团队进一步将其应用在了太阳能电池模组的制备中，在27.83 cm 2 的孔径面积上实现了高达21.4%的孔径效率，并经第三方机构认证。制备出的太阳能电池器件还表现出显著改善的工作稳定性。在30±3℃的恒定照明下以上限功率点进行跟踪时，器件在1000多小时后仍保持了初始效率的95%，而在相同条件下对照组器件的光电转换效率下降了30%。

  铅-锡混合窄带隙钙钛矿薄膜表面存在较高的缺陷态密度，这一高缺陷态密度的界面层（defective interface layer, DIL）与电子传输层造成了严重的界面非辐射复合损失，限制了全钙钛矿叠层电池的光伏性能。在钙钛矿薄膜上通过溶液法表面后处理构造一层二维（2D）钙钛矿，形成2D/3D异质结结构，是降低钙钛矿电池界面复合损失的一种常见策略。然而，溶液法表面后处理得到的2D钙钛矿均一性较差（层数n值难以控制）且导电性较低，不利于载流子的界面输运和抽取，限制了器件的光伏性能。

  为解决上述瓶颈，南京大学谭海仁教授课题组研究设计了新型的3D/3D双层钙钛矿异质结（PHJ）结构：利用真空蒸发和溶液加工混合法，在铅-锡混合窄带隙钙钛矿薄膜上生长一层数十纳米厚的三维纯铅宽带隙钙钛矿薄膜（FL-WBG）。通过调控三维纯铅宽带隙钙钛矿的组分，使其与窄带隙钙钛矿形成Type-II型异质结结构，促进载流子（电子）从钙钛矿吸光层向电子传输层抽取，降低钙钛矿/电子传输层C60之间的界面复合损失，最佳性能的窄带隙钙钛矿电池光电转换效率达到了23.8%为目前报道的最高效率。

  在最先进的叠层电池中，钙钛矿顶部电池通过自组装单层(SAM)与硅异质结底电池电耦合，固定在透明导电氧化物(TCO)上，以此来实现子电池之间的有效电荷转移。然而，可再生的高性能串联叠层太阳能电池需要能量均匀的SAM层覆盖，这仍然具有挑战性，特别是在纹理硅底部电池上。

  阿卜杜拉国王科技大学Erkan Aydin、Esma Ugur以及Stefaan De Wolf等人于Nature上刊发增强钙钛矿-硅串联太阳能电池的光电耦合的研究成果，作者通过采用超薄(5 nm)无定形铟锌氧化物(IZO)作为互连TCO来解决这一个问题，利用其高表面电位均匀性，因没有晶体颗粒，并且与通常使用的晶体TCO相比，SAM锚定位点密度更高。通过同样薄的IZO后电极和改进的前触点堆栈，结合光学增强，获得了32.5%的独立认证效率，同时这是钙钛矿/硅串联叠层中最高的。

  钙钛矿的可调带隙和易于制造使其对多结光伏着迷。然而，光诱导相分离限制了它们的效率和稳定能力:这种情况出现在宽带隙( 1.65 eV) I/Br混合钙钛矿吸收体中，并且在需要完全2.0 eV带隙吸收器的三层层结太阳能光伏电池的顶部电池中更加严重。

  在此，多伦多大学Edward H.Sargebt团队报道I/Br混合钙钛矿的晶格畸变与相分离的抑制，产生了由于a位阳离子和碘化物之间的平均原子间距离减小而增加的离子迁移能垒。采用顶部晶格畸变较大的~2.0 eV Rb/Cs混合阳离子无机钙钛矿，制备了全钙钛矿三结太阳能电池，开路电压为3.21 V，效率为24.3%(23.3%认证准稳态效率)。这是钙钛矿基三结太阳能电池的第一个经认证的效率。三结器件在上限功率点运行420小时后仍保持其初始效率的80%。

  全钙钛矿串联太阳能电池有望超越单结太阳能电池的肖克利-奎瑟极限。然而，这些电池的实际使用目前受到与全钙钛矿串联中混合锡铅（Sn-Pb）窄带隙钙钛矿子电池相关的性能和稳定能力问题的阻碍。

  武汉大学方国家和柯维俊等人专注于窄带隙子电池并为其开发一种一体化掺杂策略。 研究表明，单一AspCl添加剂可以轻松又有效钝化缺陷、减少Sn4+杂质并改变费米能级。 此外，AspCl-Sn/Pb碘化物和AspCl-AspCl之间的强分子键可以强化结构，来提升Sn-Pb钙钛矿的稳定性。 最终，在Sn-Pb钛矿太阳能电池中实施AspCl 掺杂，单结电池的功率转换效率为22.46%。

  叠层钙钛矿太阳能电池的光电转换效率为27.84%（27.62%稳定效率，27.34%效率），在 N2 中储存 2,000小时 后保留率为 95 % 。这些根据结果得出， 一体式 AspCl 掺杂是提高单结 Sn-Pb 钙钛矿太阳能电池及其串联电池效率和稳定能力的有利策略。

  众所周知，由于晶格杂质离子容忍度低，针对钙钛矿导电类型的可控掺杂当前仍是关键难题。与此同时，作为非发光性深能级缺陷，钙钛矿体相晶界缺陷仍是阻碍器件性能逐步提升的主要原因。

  针对以上两个难题，何祝兵教授等人基于化学配位思想提出了一种全新的“分子挤出”工艺策略。带有磷酸锚定基团的p型吖啶小分子在钙钛矿成膜过程中被完美地挤出至晶界和底部，从而对钙钛矿晶界和表面起到全面的覆盖钝化，深能级缺陷态密度降低至~1013量级。与此同时，钙钛矿晶粒表面与吖啶分子之间被发现存在基于“电荷转移复合体（CTC）” 机制的明显电子转移，以此来实现了钙钛矿的强p型掺杂，构筑了能级失配仅为0.21 eV的肖特基结，明显提高了界面空穴传输效率。

  该工作将器件效率纪录从22.20%提升至25.86%，第三方认证效率达到25.39%，也为整个反式钙钛矿电池的当前世界纪录。基于完美的晶界和表面钝化，经过1000小时标准太阳光暴晒，器件效率仍保持初始效率的96.6%。而无晶界钝化的参考电池暴晒500小时后，器件效率衰减超过20%。

  与正常结构的太阳能电池（PSC）相比，倒置钙钛矿太阳能电池（PSC）有望增强运行稳定性。为了进一步提升效率有效的光管理与低界面损耗结合起来至关重要。

  瑞士洛桑联邦理工学院Michael Grätzel与美国西北大学和加拿大多伦多大学的Edward H. Sargent等人开发了一种共形自组装单层（SAM）作为光管理纹理基板上的空穴选择性接触。分子动力学模拟表明膦酸吸附过程中簇的形成导致 SAM 覆盖不完整。设计的共吸附剂策略能分解高阶簇，从而均匀化膦酸分子的分布，从而最大限度地减少界面重组并改善电子结构。倒置PSC的实验室测量光电转换效率 (PCE) 为25.3%，经认证的准稳态PCE为24.8%，光电流接近Shockley-Queisser 最大值的95%。室温下PCE 为 4.6%的封装器件，在1太阳光照下进行超过1000 小时的上限功率点跟踪后，在65°C 和 50% 相对湿度下受压时，仍可保持 95%的峰值性能。

  钙钛矿太阳能电池 (PSC) 由夹在多层不同电荷选择性材料之间的固体钙钛矿吸收体组成，确保器件的单向电流流动和高电压输出。p-i-n PSC（也称为倒置PSC）中电子选择层和金属电极之间的“缓冲材料”使电子能够从电子选择层流到电极。此外，它还充当屏障，抑制有害于人体健康的物质相互扩散到钙钛矿吸收层中或从钙钛矿吸收层中降解产物。到目前为止，可蒸发有机分子原子层沉积金属氧化物已经取得了成功，但各自都有特定的缺陷。北京大学龚旗煌院士、朱瑞、牛津大学Henry J. Snaith、云南大学吕正红院士以及多伦多大学罗德映等人报道了一种化学稳定的多功能缓冲材料氧化镱(YbOx)，通过热蒸发沉积用于p-i-n PSC。在基于窄带隙钙钛矿吸光层的 p-i-n PSC中使用了这种 YbOx 缓冲器，经认证的效率超过25%。研究人员还展示了YbOx在利用很多类型的钙钛矿吸收层实现高效PSC方面的广泛适用性，宽带隙钙钛矿吸收层的最先进效率为20.1%，中带隙钙钛矿吸收层的效率为22.1%。此外，当进行ISOS-L-3加速老化时，YbOx封装的器件表现出增强的器件稳定性。

  了解室内测试与户外实际运行之间的定量相关性很重要，这需要评估和识别与器件相关的主要退化途径、与故障模式以及组件的关系。系统的一组可通用ISOS协议将室内与室外器件退化行为定量地相互关联，以预测室外耐久性对于加速PSC的实际应用发展至关重要。

  对此可再次生产的能源国家实验室（NREL）朱凯团队基于PCE高达约25.5%倒置（p-i-n）PSCs的器件，（经认证稳定后的PCE达到了24.3%）进行室内和户外稳定性测试发现，器件在高温下运行时衰减较快（25°C到85°C），封装良好的器件在室外老化行为也随着季节的变化而变化，能够最终靠在光照和高温（例如85°C，ISOS-L-2）下的室内加速稳定性测试得到温度相关的衰减速率来建模。

  当前的钙钛矿太阳能电池在长时间运行中存在性能直线下降的问题，其中纳米级相杂质是一个重要的影响因素。因此，迫切地需要通过减少多尺度杂质，特别是纳米级相杂质，来进一步提升钙钛矿材料的质量。

  北京大学周欢萍教授团队提出了一种新的方法，通过利用AX和六氟苯（HFB）组分之间的阴离子-π相互作用来调节反应动力学。这种方法被称为“双位点调控”，可以在AX和BX2之间的反应中实现精细控制，而不产生不需要的中间体。作者证明了这种办法能够得到具有更少缺陷、红移吸收和高相纯度的甲胺铅卤化物（FAPbI3）薄膜。使用这种方法制备的PSCs在长期暴露于阳光下后仍保持了94%的初始转换效率（PCE）。该研究强调了AX组分作为改善光伏器件质量和相纯度的新工作位点的重要性。

  近几年，研究人员通过材料结构工程和高端设备开发的协同创新，将单晶硅太阳电池的光电转换效率提高到26.8%，接近理论极限29.4%，制造成本和综合发电成本大幅度下降，在我国大部分地区达到平价上网。同时，单晶硅太阳电池在光伏市场的占有率也上升到95%以上。除了常规太阳电池在地面光伏电站和分布式光伏的大规模应用以外，柔性太阳电池在可穿戴电子、移动通讯、车载移动能源、光伏建筑一体化、航空航天等领域也具有巨大的发展空间，然而国内外尚未开发出商用的高效、轻质、大面积、低成本柔性太阳电池满足该领域的应用需求。

  中国科学院上海微系统与信息技术研究所（以下简称中科院上海微系统所）的研究团队通过高速相机观察发现，单晶硅太阳电池在弯曲应力作用下的断裂总是从单晶硅片边缘处的“V”字型沟槽开始萌生裂痕，该区域被定义为硅片的“力学短板”。根据这一现象，研究团队创新地开发了边缘圆滑处理技术，将硅片边缘的表面和侧面尖锐的“V”字型沟槽处理成平滑的“U”字型沟槽，改变介观尺度上的结构对称性，结合有限元分析、动态应力载荷下的分子动力学模拟和球差透射电子显微镜的残余应力分析，发现单晶硅的“脆性”断裂行为转变成“弹塑性”二次剪切带断裂行为。

  同时，由于圆滑处理只限于硅片边缘区域，不影响硅片表面和背面对光的吸收能力，从而保持了太阳电池的光电转换效率不变。该结构设计的具体方案可以明显提升硅片的“柔韧性”，60微米厚度的单晶硅太阳电池可以像A4纸一样进行折叠操作，最小弯曲半径达到5毫米以下；也能够直接进行重复弯曲，弯曲角度超过360度。本工作通过简单工艺处理实现了柔性单晶硅太阳电池制造，并在量产线验证了批量生产的可行性，为轻质、柔性单晶硅太阳电池的发展提供了一条可行的技术路线。

  可溶液加工的金属卤化物钙钛矿具有高颜色纯度、可调谐的发射波长和优异的电荷传输性能，是高性能发光LED的潜在候选者，具有低成本、灵活性和重量轻等优势。在过去的十年中，钙钛矿LED得到了广泛的优化，通过加入分子添加剂，并且已经实现了超过20%的外部量子效率(EQEs)。更高效的钙钛矿LED的出现仍在继续，同时在低亮度下的稳定性也有所提高。然而，高EQEs和改善的稳定性主要是在低电流密度和低亮度下报道的。保持高亮度下的EQE和稳定能力已经是钙钛矿led商业化的关键挑战。

  基于此，剑桥大学Neil C. Greenham与中科大崔林松研究员等设计了一种多功能分子2-(4-(甲基磺酰基)苯基)乙胺(MSPE，图1a)操纵三维立方相FAPbI3钙钛矿的光电、晶体和形态特性，并演示了在高亮度下高效和操作稳定的近红外(NIR)钙钛矿LED。MSPE通过去除钙钛矿薄膜中的非辐射暗区来提高结晶度和光致发光效率，并诱导均匀发射。MSPE还在钙钛矿与电荷传输层的界面处提供了猝灭的屏障。此外，MSPE器件的焦耳加热减少使得在超高电流密度下保持高EQE并减少热降解。

  与传统半导体 NCs成熟的共价配体封端不同，卤化铅钙钛矿 (LHP) NCs的功能化由于其结构不稳定而提出了巨大的挑战。苏黎世联邦理工学院Maksym V. Kovalenko等人认为，作为两性离子表面活性剂的磷脂的广泛而简便的分子工程可以为金属卤化物NC提供高度定制的表面化学。

  晶格匹配的伯铵磷脂可增强有机-无机杂化LHP（FAPbBr3 和 MAPbBr3）和无铅金属卤化物NC的结构和胶体完整性。有机配体尾部的分子结构决定了胶体的长期稳定性以及与不同极性溶剂（从烃到丙酮和醇）的相容性。这些NC在溶液和固体中表现出高于96%的光致发光量子产率 (PL QY)，并且在单颗粒水平上具有最小的PL间歇性，平均ON分数高达 94%，并且明亮且高纯度（约 95%） ）单光子发射。

  下一代电子技术的发展需要将通道材料厚度缩小到二维极限，同时保持超低的接触电阻。过渡金属二卤属化合物可以将晶体管扩展到这一路线图的末端，但尽管进行了无数的努力，器件性能仍然受到接触限制。特别是，由于固有的范德华间隙，接触电阻还没有超过共价结合的金属-半导体结，最好的接触技术面临稳定性问题。

  有鉴于此，南京大学王欣然教授、施毅教授等人通过强范德华相互作用使单层二硫化钼与半金属锑(012)的能带杂化，使其电接触接近量子极限。触点具有42欧姆微米的低接触电阻，在125摄氏度下具有非常出色的稳定性。由于改进了接触点，短通道二硫化钼晶体管在1V漏极偏压下显示电流饱和，导通电流为1.23毫安/微米，开/关比超过108，固有延迟为74飞秒。这些性能优于等效硅互补金属氧化物半导体技术，满足了2028年路线图目标。作者进一步制造了大面积的器件阵列，并展示了接触电阻、阈值电压、亚阈值摆动、开/关比、通态电流和跨导的低变异性。优异的电学性能、稳定性和变异性使锑(012)成为超越硅的过渡金属二卤属化合物电子科技类产品的有前途的接触技术。

  材料的发光能够最终靠光刺激驱动技术进行切换，范围从超分辨率成像、纳米光子学和光学数据存储到靶向药理学、光遗传学和化学反应等。然而，材料发光的研究仍存在以下问题：1、光开关探针易发生光降解且工作区域受限：目前，光开关探针最重要的包含有机荧光团和蛋白质，可能易发生光降解，并且通常在紫外或可见光谱区域工作。2、尚没有报道的材料双向光发射能力：虽然胶体无机纳米粒子能够给大家提供更高的稳定性，但这种系统还没有报道双向发射的能力，特别是近红外(NIR光)。

  有鉴于此，哥伦比亚大学P. James Schuck等人展示了Avalanching纳米粒子(ANP)的双向NIR光开关，展示了在NIR-I和NIR-II光谱区域使用光触发对地下成像有用的上转换发射的完全光学控制。采用单步光暗化和光增亮，展示了在环境或水性条件下单个纳米粒子的无限光开关（7小时内超过1000次循环），没有可测量的光降解。通过建模和测量单个ANP在亮态和暗态下的光子雪崩特性，阐明了光开关机制的关键步骤。ANP的无限、可逆光开关使ANP的无限可重写二维和三维多级光学图案化，以及具有亚Å定位超分辨率的光学纳米显微镜，能够区分紧密堆积的簇中的单个ANP。

  全彩μLED的制备仍存在以下问题：1、尚未产生足够高像素密度的µLED显示器基于红、绿、蓝μled横向组装的传统制造工艺在提高像素密度方面存在局限性，尚未产生足够高像素密度的µLED显示器。2、最小化堆叠μLED的横向尺寸一直很困难许多研究人员通过独立RGB LED膜的单片集成以及自上而下的制造，开发了具有垂直对齐RGB子像素的µLED显示器。然而，用来生产独立式led的传统外延提升技术可能不足以构建AR/VR显示器所需的10微米以下像素。3、迫切地需要一种先进的μLED制备方法亟需一种能够产生超薄、易于释放和低成本的独立式LED膜的新兴技术，以进一步推进垂直μLED微显示技术。

  有鉴于此，麻省理工学院Jeehwan Kim等人报告了迄今为止报道的最高阵列密度(5100像素/英寸)和最小尺寸(4微米)的全彩色垂直堆叠μLED。这是通过基于二维材料的层转移技术实现的，该技术允许通过远程或范德华外延、机械释放和叠加LED在二维材料涂层基片上生长近亚微米厚度的RGB led，接着进行自上而下的制造。有史以来最小的叠层高度约为9 µm，是实现µLED阵列密度创纪录的关键。作者还演示了蓝色µLED与硅膜晶体管的垂直集成，用于有源矩阵操作。这些结果为创建用于增强和虚拟现实的全彩微led显示器奠定了基础，同时也为更广泛的三维集成设备类别提供了一个可推广的平台。

  4.简单的基于搅拌、表面张力驱动的流体自组装(FSA)技术的MicroLED

  由无机发光二极管(LED)的微观“颗粒”或小芯片阵列构成像素的显示器（称为MicroLED显示器）已受到相当多的关注，因为它们在功耗、色彩饱和度、亮度和稳定能力方面可能优于基于有机LED的商业显示器，并没图像烧伤问题。为制造这些显示器，LED小芯片必须在单独的晶圆上外延生长，以获得最大的设备性能，然后转移到显示器基板上。鉴于转移所需的LED数量巨大，这种能够低成本、高吞吐量地组装数千万个单独LED的技术亟需被开发用于微发光二极体显示器的商业化。

  有鉴于此，首尔国立大学Sunghoon Kwon等人展示了一个MicroLED照明面板，由超过19000个盘形GaN 小芯片组成，直径为45μm，厚度为5μm，通过简单的基于搅拌、表面张力驱动的流体自组装(FSA)技术在60秒内组装完成收率99.88%。由于小芯片的惯性较低，创建这种级别的大规模、高产量的亚100μm小芯片FSA被认为是一项重大挑战。作者克服这一困难的关键发现是，在组装溶液中添加少量poloxamer会增加其粘度，从而增加液体到小芯片的动量传递。该结果代表了 FSA在实现低成本、高产量全彩MicroLED显示器制造的最终目标方面取得了重大进展。

  下一代电子技术的MHPs在太阳能电池、发光二极管、光电探测器、电离辐射探测器、太阳能燃料等方面显示出巨大的应用潜力。这些材料非常多样化，具有可调的成分和尺寸，这显著丰富了材料设计和选择的可能性。

  有鉴于此，美国北卡罗来纳大学教堂山分校黄劲松团队报道了具有极低DCR的自供电钙钛矿PCD。作者发现不限制电荷收集效率的浅阱有助于钙钛矿PCD的高DCR。经过控制形貌和缺陷钝化，大幅度减少了这些电荷陷阱，作者证明了在室温下具有2 cps mm−2的超低DCR的自供电钙钛矿PCD。该探测器实现了99.8%的脉冲探测概率和95±5%的内量子效率，对于几百到几亿入射光子。作为演示，PCD与闪烁体结合用于收集γ射线能谱，在室温和更高温度下获得比商用SiPMs更好的能量分辨率。

  光场探测包含测量光线的强度及其在自由空间中的方向。然而，当前的光场探测技术需要复杂的微透镜阵列且覆盖的波长范围限于紫外到可见光。

  为了应对这一难题，新加坡国立大学化学系的刘小钢教授提出了一种光场探测新思路，将入射光线的方向编码到钙钛矿纳米晶体的发光颜色上，通过巧妙的几何设计图案化的纳米晶体阵列能确定从X射线到可见光的入射光线的辐射矢量，从而构建完整的3D形式的光场。

  卤化铅钙钛矿是一种很有前途的太阳能收集半导体材料。然而，从公众接受的角度来看，当考虑到破损电池向环境中潜在的有害泄漏时，重金属铅离子的存在是有问题的。

  铅固定化是一种在大的pH和温度范围内将水溶性铅离子转化为不溶性、非生物可利用和不可转移的形式的策略，并在设备损坏时抑制铅泄漏。理想的方法应确保足够的铅螯合能力，而不会对设备性能、生产所带来的成本和回收产生实质性影响。在这里，作者南京工业大学张辉联合Antonio Abate、Michael Grätzel 与Nam-Gyu Park分析了从钙钛矿太阳能电池中固定Pb2+的化学方法，如晶粒封装、铅络合、结构集成和化学吸附，将铅泄漏抑制到最低水平的可行性。

  高熵合金(HEAs)因其特殊的功能特性而受到慢慢的变多的研究，特别是高熵金属(HEM)和高熵陶瓷(HECS)，留下了许多在高熵半导体(HESS)领域有待探索的地方。然而，在所有已报告的HEM、HEC和HES空间中，其合成程序的一个重大劣势是形成单相结晶固溶体所需的极端温度要求(通常在1000摄氏度以上)，这种温度往往与设备体系中其他材料的稳定性不相容。

  有鉴于此，加州大学伯利克里分校杨培东团队开发了新型金属卤化物钙钛矿高熵半导体单晶的室温溶液（20°C）和低温溶液（80°C）合成程序,探索了空位有序的双钙钛矿Cs2MCl6晶体结构，作为在CS2{ZrSnTeHfRePt}1Cl6和CS2{SnTeReOsIrPt}1Cl6 HES家族中分别用室温溶液(20°C)和低温溶液(80℃)合成高熵卤化物钙钛矿半导体单晶的平台。这些单相系统在每个单晶区内分别含有无序的五个和六个不同的[M4+Cl6]2-八面体。在块体HES晶体中，每个[MCl6]2-八面体络合物形成受限激子态，通过能量转移产生快速激子弛豫到更强受限激子态的可能性。

  低离子半径金属中心的钙钛矿（例如Ge钙钛矿）在几何约束和通过畸变获得的电子能量增益的作用下，导致并没形成八面体[GeI6]钙钛矿，而是结晶成极性的非钙钛矿结构。多伦多大学Edward H. Sargent团队基于超分子合成原理的启发，报告了在钙钛矿结构中组装有机支架的方法，以影响晶体的几何排列和电子配置，从而抑制Ge的孤立电子浓度并形成对称的八面体结构。

  作者发现，为了产生扩展的同质非共价键合，有机基元需要具有利用不一样的供体和受点实现的自互补性质。与非钙钛矿结构相比，得到的[GeI6]4-八面体具有非常明显的红移的直接带隙（实验测量值大于0.5 eV），八面体畸变较小（根据实测单晶X射线衍射数据推断），以及更高的电子和空穴迁移率（通过密度泛函理论估计）。作者展示了这种设计原理不仅限于二维Ge钙钛矿，还在铜钙钛矿（也是低半径金属中心）的情况下实现它，并将其扩展到准二维系统。作者报告了Ge钙钛矿光电二极管优于非八面体和铅类类似物。在晶体内构建与无机框架交织的次级亚晶格提供了一种新的合成工具，用于制备具有受控扭曲和轨道排列的混合晶格，克服了传统钙钛矿的限制。

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