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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

由于人类社会发展的需要，环境友好型无铅钙钛矿材料是研究开发的热点。现在都是含铅的钙钛矿单晶材料，它们的缺点是铅成分会污染环境，并且钙钛矿材料不稳定，这使铅的水溶性更高，故以锡代替铅，有益环保且化学制备简单，无需复杂的设备或有害的材料，所以我们要探究如何生长无铅钙钛矿单晶材料。

因为含铅成分的钙钛矿单晶会污染环境，所以探究无铅钙钛矿单晶材料必不可少。近年来有机无机杂化钙钛矿材料由于其卓越的光电性能而受到广泛关注，研究团队进一步研究发现，相较于薄膜样品，钙钛矿晶体材料具有非常高的结晶质量、更好的光吸收范围和更高的热稳定性并且钙钛矿材料的体相单晶已被证明具有相比于多晶薄膜更低的缺陷态密度、更高的载流子迁移率和更长的载流子复合寿命等优势。我们这一实验旨在进一步制备和研究钙钛矿单晶材料。具有优良性能的钙钛矿单晶材料有可能实现对多晶钙钛矿基器件的革新,推动光电器件的新一轮革命。

国内外研究现状

我国晶体材料的研究，开创与本世纪50年代中期。回顾多年来，该领域的研究从无到有，从零星的实验室研究发展到现在这样规模的产业，进展相当迅速。2016年，中国科学院大连化学物理研究所与陕西师范大学的研究人员合作，在钙钛矿单晶薄片材料的生长制备和应用领域取得新进展。由中国科学院大连化学物理研究所刘生忠研究员带领的团队与陕西师范大学合作，利用升温析晶法，首次制备出超大尺寸单晶钙钛矿CH₃NH₃PbI₃晶体，尺寸超过2英寸（大于71 mm），这是世界上首次报导尺寸超过0.5英寸的钙钛矿单晶。总之，我国人工晶体材料方面已经取得的成就，对推动我国科技发展做出了贡献，随着它进一步发展与壮大，其作用也将更加明显。 国外2014年，据ENN环境新闻网报道，美国西北大学的研究人员发明了用锡来代替以铅制造的钙钛矿，“效率更高”。洛斯阿拉莫斯国家实验室、西北大学和莱斯大学的研究人员调整了晶体的生产方法，开发出一种新型的二维层状钙钛矿，它具有优异的稳定性，且其功率转换效率是之前的三倍多。二维钙钛矿在钙钛矿研究中开辟了一个新的维度，并为新一代稳定的太阳能电池器件和新的光电器件如发光二极管、激光器和传感器等开辟了新的方向。

2. 研究的基本内容

（1）钙钛矿单晶材料生长的目的；针对含铅的钙钛矿单晶材料的缺点，例如铅成分对环境的污染及钙钛矿材料不稳定等，生长无铅钙钛矿型单晶材料；了解晶体的组分及其浓度，主要是钙钛矿单晶材料原料的合成；

（2）配置晶体生长的溶液；并且探究溶液生长的优点和缺点；熟悉从溶液中生长晶体的方法，以及探究溶液中培养单晶生长条件的控制和单晶的完整性。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：

查阅相关文献资料，总结无铅钙钛矿相关的理论准备工作；了解晶体生长研究实验方法，配置晶体生长的溶液，然后研究晶体生长过程，记录实验过程，利用计算软件分析整理数据，分析总结前期工作，完成论文。

进度安排:

4. 参考文献

[1]张克从.晶体生长科学与技术[M].（第二版）.北京：科学出版社，1997.171-231. [2]张瑞林等.结晶状态[M].吉林大学出版社，2002.77-80. [3]张玉龙.人工晶体-生长技术、性能与应用[M].北京：化学工业出版社，2005.91-94. [4]陈敬中.现代晶体化学-理论与方法[M].北京：高等教育出版社，2001.384-387. [5]金成超.钙钛矿型无铅铁电材料的制备,结构与性能研究[D]. 上海师范大学.2014. [6]张伟.钙钛矿型铁电薄膜异质结构的取向生长及性能研究[D].山东大学.2014. [7]黄昆.固体物理学[M].人民教育出版社，1966. [8]辛颖,赵巍等.钙钛矿型织构化无铅压电陶瓷的研究进展[J].材料导报,2010,24(4). [9]LH.Xu.D.D.Jiang.X.J.Zheng.J.Appl.Phys.112(2012)043521. [10]S.Sun.Y.Wang.P.A.Fuierer,B.A. Tuttle.Integrated Ferroelectr. 23(1999)25-43.