Small Structures：钙钛矿纳米异质结的合成/结构/性质及展望

近年来，人们对钙钛矿半导体材料的研究兴趣迅速增长。在化学、物理、材料、电子学等专业领域的研究人员共同努力下，许多基于钙钛矿半导体材料的记录，如钙钛矿太阳能电池的效率等不断被刷新；其在光伏/光电器件、催化、传感、生物等领域的新应用也不断涌现。其实现基础不仅源于钙钛矿自身的优良性能，在很多情况下也来源于钙钛矿-异质材料构成的复合材料体系的性质，即基于钙钛矿的异质结。在纳米尺度上，钙钛矿异质结的性质具有高度的可设计性和可调控性，可通过对钙钛矿的组分、晶体结构、尺寸、异质结的形貌与拓扑特征、以及最为重要的异质结能级结构的设计来实现。

本综述归纳了钙钛矿纳米异质结的三类制备策略：先合成钙钛矿再生长异质材料形成异质结，也可与之相反；采用一步法直接合成；对前驱材料进行光、热、电、离子交换、化学反应等处理，使之转化为异质结。

根据钙钛矿异质结的尺度特征将其分成四类：宏观尺寸钙钛矿异质结；纳米钙钛矿-宏观异质材料异质结，其中异质材料可以是无机晶体、有机晶体、金属有机骨架、氧化物、玻璃、聚合物等；宏观钙钛矿-纳米异质材料异质结；纳米钙钛矿-纳米异质材料异质结，包括0D、1D、2D等纳米形貌的各种组合结构，也包括含亚纳米尺度结构如一个晶胞或以下尺度结构的薄层、单分子层所构成的异质结。

详细讨论了钙钛矿纳米异质结的三类能级结构（电子结构）：钙钛矿-绝缘体型、钙钛矿-导体型、钙钛矿-半导体型。能级结构在很大程度决定了钙钛矿异质结的物理性质，如第一类/第二类半导体异质结、梯度能级异质结、钙钛矿同质结、局域表面等离子体共振相关效应、异质结界面电荷分离/复合性质、界面电化学反应等。对由钙钛矿与有机半导体材料构成的异质结，讨论了钙钛矿与LUMO/HOMO、三线态间的能量转移特点。此外，还讨论了钙钛矿异质结中真空能级与费米能级拉平、缺陷工程、尺度与拓扑工程、界面分子工程（如功函数的偶极矩调控、2D钙钛矿的层间分子功能化）、热载流子提取等研究热点。

最后，指出了钙钛矿纳米异质结的可控合成、自组装、表征方法中存在的挑战及相关研究方法，为进一步研究其性质、开发新的应用提供了思路。本综述发表在了Small Structures（DOI:10.1002/sstr.202000009）上。

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