钙钛矿太阳能电池仅用十年左右的时间将效率提升至认证的26.1%，非常接近晶硅太阳能电池26.81%的认证效率，展现出巨大的产业化潜力。当前，钙钛矿太阳能电池器件效率还在提升，然而在器件制备过程中，钙钛矿太阳能电池的性能受到许多不可分割的因素影响，传统方法往往采用试错的方式来优化钙钛矿太阳能电池的制备工艺，花费了大量的时间。贝叶斯优化是一种全局优化算法，在解决人工智能的黑盒问题方面取得了很大的成功。本文利用贝叶斯优化算法对钙钛矿层涉及到的碘化铅（PbI₂）过量百分比、退火温度、退火时间、真空萃取时间四个工艺参数进行优化选择，显著降低了研发成本，缩短了研发时间。通过五轮实验迭代，累计34组工艺条件，制备出了器件效率为23.56%的反型钙钛矿太阳能电池。

近年来，杂化钙钛矿半导体材料由于其带隙可调、吸收系数高、载流子迁移率高、成本低廉等诸多优点，在光电器件领域备受青睐，如太阳能电池、电致发光器件、光电探测器等。其中，钙钛矿单晶薄膜因其无晶界、杂质和缺陷含量低等特点，展现出更为优异的光学、电学特性，成为制备高性能光电器件的理想材料体系。然而，钙钛矿单晶薄膜常采用空间限域法直接生长在空穴传输层上，不可避免地将导致界面缺陷和载流子层间输运等问题，严重制约了钙钛矿单晶薄膜光电探测器的性能。为此，本文通过引入模板剥离法工艺技术，在钙钛矿单晶薄膜两侧分别蒸镀功能层材料，制备了结构为Cu/BCP/C₆₀/MAPbBr₃/MoO₃/Ag的钙钛矿单晶薄膜光电探测器。基于模板剥离法，两侧蒸镀的功能层与钙钛矿单晶薄膜接触紧密，将有效改善载流子的注入和传输；同时，优化的器件结构以及考虑能带匹配等因素可实现高灵敏、响应快速的钙钛矿单晶薄膜光电探测器。改进后器件的开关比高达3.1 × 10³，响应度可达7.15 A/W，探测率为5.39 × 10¹² Jones，外量子效率达到1794%。该工作为进一步改善和提升钙钛矿单晶薄膜光电探测器的探测性能提供了一种可行性技术方案。

Mn离子掺杂策略被广泛用于提高CsPbX₃钙钛矿纳米晶（Nanocrystals，NCs）的稳定性和调控Pb的含量，但离子掺杂反应速率极快，不易控制。本文分别采用一步和两步热注射法对Mn²⁺的掺杂含量进行大范围和精确调控，制备出具有不同Mn²⁺掺杂含量的CsPbCl₃∶Mn²⁺ NCs。通过对其结构及发光性能的研究，将其区分为合金结构和掺杂结构，并进一步揭示了一步法和两步法进行Mn²⁺调控时的不同机制，明确了在相同Pb∶Mn投料比的情况下，一步法合成的合金结构纳米晶具有更高的Mn²⁺掺杂量，使得纳米晶在610 nm左右与Mn相关的发射峰更为强烈，最高光致发光量子产为77%，而两步法合成的掺杂结构纳米晶在较少的Mn²⁺情况下同样具有较高的光致发光量子产率。同时，Mn²⁺的可控掺杂使得钙钛矿纳米晶的稳定性有效提升，放置四周后形貌和发光性能仍稳定。值得注意的是，合金结构对于本征激子发光稳定性的提升比掺杂结构更加有利。此外，还合成了具有优异发光性能的CsPb（Cl_xBr_3-x）∶Mn²⁺钙钛矿纳米晶，其荧光光谱可在404～640 nm之间调控；但当Br^-含量较高时，与Mn相关的发射峰消失，这是由于CsPbBr₃的能带与Mn²⁺的⁴T₁-⁶A₁能级不匹配所致。本文强调了在CsPbCl₃∶Mn²⁺钙钛矿制备过程中Mn²⁺可控掺杂的重要性，对于实现纳米晶的可控合成具有重要意义。

钙钛矿材料具有优异的光学性能和较高的载流子迁移率，成为空间太阳能电池领域极具竞争力的材料。然而空间粒子辐照容易改变材料结构和光学性能，导致其性能下降。为了探究电子辐照对CsPbBr₃材料结构与光学特性的影响规律，本文开展了CsPbBr₃材料电子辐照实验，利用高分辨透射电子显微镜表征CsPbBr₃纳米晶微观形貌，并通过X射线衍射分析和X射线光电子能谱分析进一步探究晶体结构的变化趋势。研究发现：电子辐照后CsPbBr₃纳米晶形貌变得粗糙，尺寸明显减小，并且纳米晶在高剂量电子辐照下变得紧凑，形成纳米团簇。其次，通过稳态紫外-可见吸收光谱图与光致发光谱图表征CsPbBr₃材料的光学性能，并利用第一性原理计算分析辐照后晶格膨胀带来的带隙变化。研究证明电子辐照后纳米晶颜色加深，影响钙钛矿的透光率，进而增强了样品对光的吸收性能，同时电子辐照能够分解CsPbBr₃纳米晶，特别是高剂量辐照后其光致发光性能降低了53.7%～78.6%。本文研究结果为钙钛矿纳米晶空间辐射损伤机理及应用研究提供了数据支撑。

罗丹明6G的痕量检测需要具有较高的灵敏度，为提高SERS基底的增强因子从而提高检测灵敏度，设计了米花型SERS基底，采用有限元法对其拉曼增强效果进行仿真，模拟不同中心球半径r、米花花瓣轴a、b、c以及中心球与花瓣间距d条件下电场强度的变化，得出最佳结构参数，并计算其SERS增强因子。随后利用电化学沉积法制备该基底，并探究电压值以及柠檬酸三钠和AgNO₃的浓度配比对基底结构和性能的影响，从而制备出与理想物理模型形态最接近的米花型银/氮化钛薄膜基底。然后用其对罗丹明6G（R6G）进行痕量检测，探究该基底的拉曼增强效果以及稳定性。实验结果表明，当沉积电压为2V，柠檬酸三钠与AgNO₃浓度配比为1∶1 （2 mmol/L∶2 mmol/L）时，得到的米花型TiN-Ag复合SERS基底与理想化模型仿真形态最接近。经过计算得到该基底的增强因子可达10¹⁵，对罗丹明6G的检测限可达10⁻¹³ mol/L。实验结果证明设计的基底灵敏度高、稳定性强，可对食品非法添加剂的痕量检测提供技术支撑。

二维有机?无机钙钛矿材料因具有优良的发光性能被广泛研究，在X/γ/中子射线探测和成像方面有较好的应用前景，其闪烁性能甚至超过了商用闪烁体。本文从射线与物质相互作用原理和二维有机?无机钙钛矿材料的基本发光性质出发，介绍了二维钙钛矿闪烁体相比传统闪烁体的发光优势，综述了其在射线探测领域的最新成果。最后，提出了目前面对的技术挑战和潜在解决方案，并对二维有机?无机钙钛矿闪烁体的未来发展趋势进行了展望。

X射线探测技术在医疗诊断、安防检测和科学研究等领域有着广泛的应用，直接型X射线探测器拥有更高的理论探测效率、空间和能量分辨率，受到了国内外的广泛关注。钙钛矿材料因其X射线衰减系数大、体电阻率高、光学带隙合适以及易大面积制造等优势，成为直接型X射线探测器的理想材料。随着对探测性能的需求的不断提高，合理的器件结构设计显得尤为重要。本文从电极工程和能带工程两个方面出发，综述了有关直接型钙钛矿X射线探测器器件结构设计的最新进展。最后，我们对这些研究进展进行了总结，并对未来的发展进行了展望。我们希望这篇综述能为研究者们提供参考和启发。

液体活检技术的兴起为黑色素瘤的快速、准确诊断提供了新的机遇。然而，普通循环肿瘤细胞活检基于上皮黏附蛋白进行阳性富集，但信号标记的有机荧光探针存在量子效率低的问题，导致检测黑色素瘤循环肿瘤细胞时准确率和灵敏度较低。本文以高量子效率的金属卤化物钙钛矿量子点作为信号标记物，以黑色素瘤来源的外泌体作为生物识别分子，构建了一种用于黑色素瘤液体活检的循环肿瘤细胞检测新策略。与商品化的上皮细胞黏附蛋白富集策略相比，本研究报道的复合探针检测新策略，其检测灵敏度提高了一个数量级，并且具有良好的亲水性和低毒性。实验结果证明了外泌体引导的金属卤化物钙钛矿量子点指示的黑色素瘤循环肿瘤细胞检测新策略具有理想的应用前景。

热蒸发法是实现钙钛矿发光二极管商业化显示应用的可靠技术。然而，热蒸发沉积的钙钛矿薄膜的PLQY经常较低，并且钝化手段不如溶液法丰富。本文报道了一种通过原位共蒸技术将钝化剂引入钙钛矿层的方法，这种方法能够钝化真空沉积钙钛矿中的缺陷，增强辐射复合，并提高钙钛矿的PLQY。氧膦基团与不饱和位点形成配位络合，钝化了钙钛矿的晶界缺陷，并抑制了带尾态缺陷。基于最佳比例的钙钛矿薄膜所制备的LED器件表现出最大6.3%的EQE，最大亮度为35 642 cd/m²。更进一步地，基于全真空的器件制备工艺，获得了最大EQE为5.0%的312 ppi高分辨率PeLEDs。总之，本文为热蒸发PeLEDs的缺陷钝化提供了有用的指导，证明热蒸发PeLEDs在效率和亮度提升方面具有巨大潜力，并具备商业化前景。