發展高效、低成本的光-電、電-光轉換技術是實現清潔能源開發與高效利用的最有效途徑之一，是我國「雙碳」戰略的重要保障。鈣鈦礦兼具無機和有機材料在光學、電學、機械可塑、溶液加工、低溫處理等方面的優勢，因此基於此材料的光電器件同時具有高性能、低成本等特點，具有廣闊的市場應用前景。本項目以超快光譜探究金屬鹵化物鈣鈦礦光電機制為核心，以提高器件性能及開拓其新的光電子應用為目標展開工作。首先，針對鈣鈦礦中載流子的產生、輸運及復合過程進行了系統研究，建立了普適性的鈣鈦礦載流子動力學模型，闡明了製約鈣鈦礦發光效率的瓶頸問題，並提出了解決方案。其次，針對限制鈣鈦礦太陽能電池商業化的穩定性問題，通過開發純相準二維鈣鈦礦薄膜的製備，兼顧了穩定性與高效，為推動鈣鈦礦電池的產業化提供了技術支撐。另外，開拓了全新的鈣鈦礦激光多脈衝發射應用，構築了高效率的綠光和藍光發光器件，對提升鈣鈦礦發光器件性能及拓展其光電子應用範圍具有重要的科學意義。

圖1 金屬鹵化物鈣鈦礦維度依賴的載流子複合過程

圖2 非純相與純相準二維鈣鈦礦對比示意圖及其光譜特性的對比

圖3 準二維鈣鈦礦多量子阱結構實現超短脈衝激光雙脈衝發射示意圖