近年来,金属卤化物钙钛矿材料(ABX3,A=MA+、FA+等,B=Pb2+、Sn2+等,X=Cl-、Br-、I-)凭借其优异的性能,如较大的光吸收系数、光学带隙可调控、较长的载流子扩散距离以及载流子寿命长等,在光伏、光电、激光和发光等领域展现出极大的发展潜力,从而成为新能源材料领域研究的热点之一。然而,钙钛矿材料的进一步产业化应用受制于其自身的水、热、光不稳定性,因此,对钙钛矿材料组分调控和提高稳定性的研究具有十分重要的意义。本文根据钙钛矿材料的结构特点,分别以FAPbI3、MAPbCl3、CsPbBr3为靶向材料,通过对钙钛矿材料结构中A、B、X三个位置进行组分调控,改善钙钛矿材料本身的固有属性,探索混合离子对钙钛矿单品材料的生长和性能的影响规律;主要研究了A位FA+混合Cs+、B位Pb2+混合Fe2+/Fe3+、X位Br-混合I-钙钛矿单晶的设计生长以及光电性能,探索了不同位置上混合离子对钙钛矿单晶的生长、稳定性以及光电性能的影响规律。具体内容概括如下:(1)FA1-xCsxPbI3单晶的设计生长、稳定性以及光电性能的研究:利用逆温生长法,成功生长出一系列不同Cs+掺杂量的大尺寸FA1-xCsxPbI3(x=0,1,2,3,5%)单晶;实验证明,Cs+能够成功进入FAPbI3晶格,而且能够有效的抑制FAPbI3单晶的相变,在一定程度上提高了其稳定性;溶液中过多Cs+离子时,晶格内的Cs+离子并未明显增多;掺杂Cs+使FAPbI3单晶在红外区域有明显浅能级缺陷,因此出现弱荧光峰,但基本不影响载流子复合寿命;另外,分别在不同Cs+掺杂量的FA1-xCsxPbI3单晶上制备了光电探测器器件,得出适量的Cs+掺杂(1%)使FA1-xCsxPbI3单晶具有更好的光电性能,但是过量的Cs+含量(5%)使晶格收缩严重,降低光电性能。(2)MAPbCl3掺杂Fe2+/Fe3+单晶的设计生长和光电性能的研究,以及MAPbCl3单晶(100)和(110)不同晶面的光电各向异性研究:成功通过调控溶液浓度及温度来控制晶体尺寸,并且得出MAPbCl3单晶的生长为二维成核生长机理;成功将Fe2+/Fe3+引入MAPbCl3晶格中,并且引起了晶格膨胀,导致其紫外吸收边红移;比较其光电性能后得出掺杂Fe2+/Fe3+均会导致MAPbCl3的光电性能降低,表现为更低的光电流和开关比;另外,生长出了暴露(110)晶面的MAPbCl3单晶,探索出(100)晶面的光电响应优于(110)晶面。(3)纯无机CsPbIxBr3-x单晶的设计生长和光电性能研究:一方面采用反溶剂法生长了纯CsPbBr3微米棒单晶,并研究了其生长机理和光电性能,通过控制反溶剂扩散速率控制成核和生长,成功获得超长CsPbBr3微米棒单晶;利用扫描电镜和原子力显微镜表征了它的尺寸,而且证明了它为层状生长的生长机理。确定了较长的晶面为(101),沿晶轴[010]方向生长,这种微米棒单晶较大尺寸单晶具有更长的载流子寿命。取单根CsPbBr3微米棒单晶制备光电探测器,较单晶得到更高的探测度(*1012)及开关比(*103),并且Cs+可以在[010]方向沿着[PbBr6]4-构建的通道传输,这有利于提高光电子响应,但不会降低器件的稳定性。另一方面,通过调控原料CsI、PbBr2的比例来控制X位Br和I-的掺杂比例,检测到I-被成功引入晶格中;通过调节三种溶剂的比例,生长出尺寸较大的CsPbIxBr3-x单晶,并且能够分布均匀,导致晶格膨胀,并且使紫外吸收边增大,降低了光学带隙,提高光电响应,并且具有良好的光电稳定性。(4)无铅钙钛矿单晶的生长探索:采用两种方法生长出了不同形态的MA2MnCl4单晶,单晶具有二维层状结构,并基于单晶研究了其发光性能,结果发现其具有良好的红光发光性能以及良好的发光稳定性,发光色标为(0.61,0.39),可以应用于基于紫外光/蓝光的白色LED照明。