即使在钙钛矿的晶体结构中存在缺陷，为什么这种材料仍然可以作为半导体使用，这一直是一个谜。最近，加拿大麦吉尔大学的研究人员朝解开这一谜题迈出了重要一步。

麦吉尔大学的发现被认为对研制高效率、低成本太阳能电池以及其他光学和电子器件非常重要，因为钙钛矿不像其他半导体一样受到某些局限，其他半导体要求采用严格的、价格高昂的制造技术生产出尽可能无缺陷的晶体。

主持这项研究的Patanjali Kambhampati在一项媒体陈述中表示，“历史上，人们一直使用晶体完美的块状半导体。现在，从光伏系统到发光二极管，钙钛矿这种不完美的软质晶体突然开始在半导体产品中得到使用。我们的研究首先要回答的问题是：为什么某些有缺陷的物质可以通过完美的方式应用？”

在发表于《Physical Review Research》期刊的一篇论文中，Kambhampati和他的团队解释道，在块状钙钛矿晶体内，发生一种被称为量子限制效应的现象。在以前，仅在几纳米尺度的颗粒中观察到量子限制效应，一个被广泛宣传的例子是平板电视画框的量子点。

当颗粒如此小时，其物理尺寸以特定的方式约束电子的运动，使这些纳米粒子的性质与物理尺寸更大的同一材料的性质截然不同。可以调节这些性质，使其产生有用的效应，例如发出精确颜色的光。

通过使用一种被称之为状态分辨泵浦/探测光谱分析法的技术，研究人员已经证明，在块状铯铅溴钙钛矿晶体内，发生了一种类似的量子限制效应。换言之，他们的实验发现，在比量子点大得多的块状钙钛矿内，发生了与量子点类似的行为。

虽然钙钛矿看起来是固体，但是其某些特性更常见于液体，由于游离电子的存在，钙钛矿的原子晶格在响应电子的运动时能扭曲变形。

Kambhampati将其与蹦床作了类比，将一块岩石抛掷到蹦床的中心时，该蹦床吸收岩石产生的冲击。正如该蹦床最终将使该岩石处于静止状态，钙钛矿晶格的扭曲变形被称为极化子生成现象。该现象被理解为对电子产生稳定效应。

然而，泵浦/探测光谱分析数据表明，极化子生成导致的后果是没有使电子最终稳定下来，而是增加了其总体能量。

Kambhampati表示，“能量增加的事实表明，存在一种新的量子力学效应，即类似于量子点的量子限制效应。从电子的尺度来看，蹦床中的岩石是一个激子，激子是电子与处于激发状态时离开留下的空穴形成的电子-空穴束缚对。极化子的作用是将一切限制在一个空间上确定的区域。我们的研究团队能够证明的一个现象是，极化子与激子混合，形成了类似于量子点的粒子。在某种意义上，这类似于一个液态量子点，我们将其称为量子滴。我们希望通过研究这些量子滴的行为特性，将让我们更好地掌握如何设计能容忍缺陷的光电材料。”