金屬鹵化物的案例
華南理工《Chem Mater》：產率近100%銅基有機金屬鹵化物！
作為新興的發光材料家族，分子級低維金屬鹵化物鈣鈦礦由于其令人印象深刻的結構多樣性、優異的光學性能以及在LEDs、太陽能電池和光電探測器領域的巨大應用前景，近年來受到越來越多的關注。
考慮到WLEDs多色發射器的探索，設計具有適當峰值帶寬、高光致發光量子產率(PLQY)和優異穩定性的金屬鹵化物中的優質黃綠光發光材料以滿足工業應用需求至關重要。迄今為止，大多數報道的可被藍光激發的高效黃綠光發光金屬鹵化物材料都集中在基于Mn(II)的化合物中。然而，Mn(II)基金屬鹵化物通常對濕氣和熱的穩定性較差，尤其是典型的d-d過渡發射模式難以調節。尋找具有超寬帶可激發特性的金屬鹵化物發射體是一項挑戰。
銅(Cu)基功能材料由于其地球含量豐富、低毒、低成本等優點，成為形成銅(I)基金屬鹵化物的合適選擇。最近，Hosono及其同事首次報道了具有高效藍光發射的Cs3Cu2I5，從而引發了對基于Cu(I)的金屬鹵化物發光材料的探索。然而，盡管有高效的藍/綠光發射，但報道的全無機Cu+基金屬鹵化物的次優激發峰位置（~300 nm）極大地限制了它們的進一步商業應用。此外，有機-無機雜化金屬鹵化物是一個有趣的功能材料家族，具有令人印象深刻的結構多樣性和巨大的應用前景。與無機固體不同，有機-無機雜化金屬鹵化物使我們能夠通過選擇合適的有機成分來人為地設計無機晶格的連通性。例如，Li等人報道了一種具有一維團簇的無鉛Cu(I)基有機-無機鈣鈦礦相關材料[K(C8H16O4)2]2[Cu4I6]，其具有近100%的PLQY(～97.8%)。然而，光致發光激發(PLE) 光譜顯示藍光仍未位于最佳激發區域。
圖 1. (a)(18-crown-6)2Na2(H2O)32+離子的詳細視圖。
展開 南方科大《AFM》：首次在金屬鹵化物觀察到一種高壓罕見現象！
最近，具有特征STEs發射的0D金屬鹵化物為EDE探索提供了一個新平臺。從結構的角度來看，0D金屬鹵化物是體量子材料的最佳例證，其中光活性組分彼此完全隔離。0D金屬鹵化物的STEs發射僅取決于發光構件的結構特性。因此，0D金屬鹵化物中無機多面體的局部結構調制能夠引起明顯的PL變化，包括產生具有EDE響應的多個激發態。例如，0D (C4N2H14Br)4SnBr3I3在77 K的STEs發射隨著激發波長的增加而逐漸紅移。這種EDE現象是基于光活性SnBr3I3八面體的不均勻配位產生的，因此依賴于激發的Sn-Br和Sn-I畸變導致形成具有不同能量的多個激發態。高壓是一種理想的技術，可以不斷改變材料的晶體結構和性能，全面探索其中的結構-性能關系。低維金屬鹵化物中壓力引起的結構變形會引起STEs發射的有趣響應，例如發射能量變化和發射強度增強。由于0D金屬鹵化物具有足夠的結構自由度，高壓下的結構工程允許對STEs發射進行精細調制，這有望提供一些對EDE的深入理解。
圖 1. a) 一種典型的Cs2InBr5·H2O晶體在環境光（左）和紫外光（右）下的圖像。b) Cs2InBr5·H2O在環境條件下的晶體結構。為清楚起見，省略了氫原子。c) Cs2InBr5·H2O晶體在環境條件下的PL激發（PLE，綠色）和PL發射（粉紅色，在355 nm 激發）光譜。插圖說明了光敏InBr5O八面體的結構。d) Cs2InBr5·H2O在355 nm(上)和405 nm(下)激發下的金剛石頂錘細胞和高壓光學顯微圖。紅色虛線框突出了壓力范圍，其中Cs2InBr5·H2O晶體表現出明顯不同的發射顏色。
圖 2. Cs2InBr5·H2O在不同激發（Ex）下的壓力相關PL光譜。
展開 伯克利《Nano Letters》：開辟新型鹵化物鈣鈦礦材料設計新途徑！
[MX6]（M=金屬陽離子，X=鹵化物陰離子）被認為是金屬鹵化物鈣鈦礦的基本功能單元。
今日Nature：無鉛鹵化物雙鈣鈦礦暖白光的高效穩定發光
【前言】
金屬鹵化物鈣鈦礦由于其優異的缺陷容限、低成本的溶液處理和可調諧的可見光譜發射而迅速推動了光電器件領域的發展。對于照明應用，來自單個發射器層的白色發射引人關注，因為它簡化了器件結構，避免了在混合和多個發射器中看到的自吸收和顏色不穩定性。寬帶和白光發射通常源自存在于具有局域載流子和軟晶格的半導體中的自俘獲激子(STEs)。盡管雜化金屬鹵化物鈣鈦礦，特別是那些具有低維晶體結構的鈣鈦礦，作為寬帶發射材料受到了相當大的關注，但它們很少能夠達到高的PLQY。
【成果簡介】
今日，來自美國托萊多大學的鄢炎發教授 與華中科技大學的唐江教授（共同通訊）聯合在Nature發表文章，題為“Efficient and stable emission of warm-white light from lead-free halide double perovskites”。作者報道了一種無鉛雙鈣鈦礦，它通過自俘獲激子表現出高效穩定的白光發射，這些激子源自處于激發態的AgCl6八面體的Jahn-Teller畸變。將鈉離子摻雜到Cs2AgInCl6中，作者通過操縱自俘獲激子波函數的奇偶性來打破暗躍遷，并降低半導體的電子維數。這導致光致發光效率比純Cs2AgInCl6提高了三個數量級。含0.04%鉍摻雜的最佳合金Cs2(Ag0.60Na0.40)InCl6發出86.5 %量子效率的暖白光，工作時間超過1000小時。作者預計這些結果將刺激對用于下一代照明和顯示技術的基于單發射器的白光發光磷光體和二極管的研究。
展開 
牛津大學《ACS EL》：錫鉛鹵化物鈣鈦礦的光電特性！
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金屬鹵化物鈣鈦礦最近成為太陽能發電的一類令人興奮的新型半導體，其器件效率目前與商用硅電池的效率相當。到目前為止，單結器件的最高功率轉換效率（PCE）依賴于鉛基鈣鈦礦的優異性能，其具有很強的吸收能力，較長的電荷載流子壽命和擴散長度，和高缺陷容限。然而，鹵化鉛鈣鈦礦可達到的最低帶隙約為1.5eV，單結器件的最大理論效率需要1.3 eV。加上對可溶形式鉛毒性的關注，這些問題導致了對替代金屬鹵化物半導體的研究增加。目前，解決這些問題最有希望的材料是混合金屬錫，其中A位通常由甲脒（FA+）、甲基銨（MA+）、銫（Cs+）或其混合物占據，x位主要由碘化物占據（以實現最低帶隙），但也有報道稱含有溴。如最近綜述所述。與鈣鈦礦硅串聯電池相比，這種器件結合了多種結構的增強效率、更低的加工溫度和更高的成分可調性。
Sn基鹵化鉛鈣鈦礦在光伏器件中有著明顯的優勢，對其潛在光電特性的認識仍在不斷涌現。
展開 Adv. Mater. 綜述：四大方面介紹鈣鈦礦發光領域的研究進展
【 引言】
金屬鹵化物鈣鈦礦是近幾年來發展起來的一類具有良好磁、電和光學性能的重要材料，并在太陽能電池、發光二極管（LED）、激光器、光催化等方面得到廣泛應用。尤其在太陽能電池領域，短短幾年內，鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率從最初的3.8%達到23.3%，與商業化的晶硅太陽能電池相當，在2013年被Science評為“十大科學進展之一”。
與鈣鈦礦太陽能電池相比較，發光二極管的研究進展較緩慢，在過去3年中，鈣鈦礦型LED的外部量子效率（EQE）從0.0125%提高到10%以上，在近紅外和綠光區域EQE最高分可達12% 和14%，器件顏色純、亮度高、遷移率高。目前鈣鈦礦LED發展存在的挑戰主要是：需要進一步提高器件效率，以期超過有機發光二極管（OLED）和無機量子點LED（QLED）；器件穩定性問題亟待解決。
【 成果簡介】
近日，加拿大多倫多大學教授Edward H. Sargent（通訊作者）等人從金屬鹵化物鈣鈦礦的類別（雜化鈣鈦礦、低維鈣鈦礦、鈣鈦礦納米晶）、鈣鈦礦發光的光物理過程、改善鈣鈦礦發光的策略、鈣鈦礦LED面臨的挑戰四個方面綜述了當前鈣鈦礦發光領域的研究進展，建立了材料特性、光物理和光譜特性與器件性能之間的聯系，并對基于鈣鈦礦LED的制備技術進行了展望。相關成果以題為“Perovskites for Light Emission”發表在Adv. Mater. 上。
展開 黃維院士&秦天石AFM綜述：面向大面積鈣鈦礦電池的材料的進展、挑戰和策略
內容涵蓋不同結構的高效率、低成本的小分子HTMs、不同結構的高效率、非摻雜的聚合物HTMs，高效有機金屬HTMs和成本低廉、空穴遷移率高的無機HTMs。
5.電子傳輸材料：
目前對于大面積n-i-p型鈣鈦礦光伏器件來說，無機金屬氧化物電子傳輸材料是最常用的，作者認為應進一步開發可大面積制備電子傳輸材料的低溫處理技術。對于反式p-i-n型鈣鈦礦光伏器件，最常用的電子傳輸材料是富勒烯C60及其衍生物PCBM，但是其具有與環境穩定的金屬電極不匹配的功函數的問題，作者認為開發非富勒烯衍生物迫在眉睫。
6.電極材料
金屬納米線電極、金屬網絡電極和碳基電極在制造大規模PSC方面具有很好的優勢，如低成本，高穩定性，易于大規模制造等。然而，仍需要進一步開發和優化器件性能和處理技術。
7.穩定性問題
鈣鈦礦光伏器件的長期穩定性是進一步商業應用的關鍵問題之一，本章節中作者介紹了影響鈣鈦礦光伏器件的三個主要問題，濕度穩定性、熱穩定性和離子遷移對穩定性的影響。
結論和展望
目前，關于大面積鈣鈦礦光伏器件的研究集中在鈣鈦礦活性層，但是正如木桶效應所揭示的那樣，木桶的容量取決于最短的板。為了實現鈣鈦礦光伏器件商業化的最終目標，需要科學家們跨學科夸專業的進行合作，尋找穩定鈣鈦礦材料，選擇合適的電荷傳輸材料和電極材料，以及開發低成本的制備工藝。相信在不久的將來，鈣鈦礦太陽能電池將成為硅太陽能電池最具競爭力的替代者之一
注：由于文章篇幅較長，圖文導讀只對部分文章內容進行介紹，具體請看全文。
文章鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201803753
來源：材料人
展開 廣西大學《Nano Energy》：有機-無機雜化錳溴單晶的雙頻光致發光！
本文作者開發了新的零維錳基金屬鹵化物，其在516nm和623nm處表現出與極化激子和雙極化激子有關的雙發射帶。
將有機分子摻入無機鹵化物中帶來了一系列可變的光學物理和應用。來自廣西大學，北京理工大學和中國科學院等單位的研究人員
報道了一種新型零維錳基雜化金屬鹵化物C4H14N2MnBr4單晶，該雜化金屬鹵化物在室溫下顯示出明亮的橙色發光。
有趣的是，由于雙胺基分子離子在錳鹵化物晶格中的加入增強了電子-聲子耦合，在Mn-Mn距離接近臨界數約6.6 ?時與單Mn和Mn對的d-d躍遷結合，它在516 nm和623 nm處表現出獨特的雙發射帶，這兩個帶都與極化激子或自陷激子（STE1）和雙極化激子（STE2）有關。發現該距離是錳離子中錳離子的順磁性相和成對的鐵磁性相之間的臨界距離。溫度相關的光致發光（PL）光譜表明，C4H14N2MnBr4單晶具有敏感的可逆熱致PL特性，即其橙色和綠色PL顏色可以通過溫度相關的電子-聲子耦合系數變化來回轉換，在此期間存在不同的相變。相關論文以題為“Organic-inorganic hybrid manganese bromine single crystal with dual-band photoluminescence from polaronic and bipolaronic excitons”發表在Nano Energy期刊上。
展開 錫摻雜的二維鉛—鹵鈣鈦礦中的寬帶非本征自陷態激子發光
【背景介紹】
鈣鈦礦型復合氧化物ABO3是一種具有獨特物理性質和化學性質的無機非金屬材料。具有鈣鈦礦結構的有機-金屬鹵化物雜化晶體是一類新型材料，主要用于太陽能電池。除了作為有效的太陽能電池光吸收劑之外，科學家們也開始探索其它用途。作為發光體，鈣鈦礦表現出獨特的發光性質（窄帶發射、光譜可調性和高量子效率等），從而應用于微型激光器和發光二極管（LED）中。然而，鈣鈦礦的發光效率依賴于可以在空間上限制激子的納米結構，進而降低載流子/激子遷移期間非輻射復合的可能性，但載流子的晶界散射導致納米晶通常面臨電荷傳輸不良的問題。二維（2D）鈣鈦礦具有有機層和無機層交替和周期性排列的天然量子阱結構，這種量子阱結構被認為有前景的LED發光器，但是室溫下2D鈣鈦礦的低光致發光量子產率（PLQY，通常 < 1％）是實現高性能LED的瓶頸。
目前，主要通過采用合適的有機銨陽離子來設計低維（0D至2D）鈣鈦礦的晶體結構來調節光譜覆蓋范圍和發光效率。但這會導致有機和無機組分之間的尺寸不匹配、金屬鹵化物八面體的嚴重結構變形，不利于發光量子效率的提高。值得慶幸的是錫和鉛具有類似電子結構和與離子半徑，這允許錫容易地在鉛基鈣鈦礦中摻雜或合金化，且沒有摻雜濃度限制。但是痕量的錫摻雜未能顯著調整3D鈣鈦礦中的發光特性，因為Sn摻雜僅略微縮小帶隙，并且在這些3D鈣鈦礦中帶邊發射占主導地位。在3D鈣鈦礦中，即使激子局域化和極化子效應可能存在，但由于這些效應很弱，無法將激子作為陷阱態進一步限閾。而在低維鈣鈦礦中，激子易顯示出自陷的傾向，人為摻雜為促進激子的自陷提供了新的機會。目前，利用雜質誘導自陷態發光的現象在鉛鹵鈣鈦礦材料中尚未被報道。
展開 無鉛鹵化物雙鈣鈦礦晶界缺陷工程改善光電性能
【引言】
由于CH3NH3PbI3具有鉛毒性和不穩定性，因此探索無毒、穩定的鹵化物鈣鈦礦非常有意義。最近，新一代無鉛鹵化物雙鈣鈦礦(HDPs)(A2B1+B'3+X6)是一種有望克服有機無機鹵化物鈣鈦礦材料固有缺點的穩定環保的光電材料。迄今為止，研究人員已成功合成了幾種HDP，如Cs2AgInCl6、Cs2AgBiX6(X = Cl, Br)等。然而，實驗中所觀測到的HDP的器件性能低于其理想值，因此探索其性能差距的物理起源以及如何提高其效率成為一個重要的科學問題。與其他傳統半導體類似，HDP的器件性能可能受其有害缺陷的限制，包括晶體內部(GI)和晶界(GB)缺陷。因此，亟待了解HDP中低能晶界的電子特性以及其如何影響HDP的光電和器件性能。
【成果簡介】
近日，清華大學材料學院柳百新院士課題組(第一單位)等利用第一性原理計算，發現一些特定種類的晶界由于其較低的形成能而很容易在多晶HDP中出現，而在其他傳統鈣鈦礦材料中晶界的形成能往往較高。更為重要的是，低能量的Σ5(310) 晶界會在第I類和第II類HDP的帶隙中間產生深能級缺陷態，這些深能級缺陷態有可能會成為電子-空穴復合中心而極大地損害HDP的服役性能。本工作研究者通過對晶界中的缺陷進行調控設計來實現無鉛HDP材料更優越的光電性能。發現通過特定的本征缺陷或者缺陷復合物的引入可以分別有效消除第II類和第I類HDP晶界中的深能級缺陷。同時，通過細致的化學勢點篩選，發現在一些預先設計的特定精確的生長條件下，這些缺陷或缺陷復合物會自發地偏聚到HDP的晶界中心，而且可以有效地抑制體相中的有害深能級缺陷。
展開 華南理工《Joule》：里程碑！效率超12％的高亮度白光鈣鈦礦LED
基于光學模型，光提取效率（LEE）通常低于20％，以及難以實現白光發射是金屬鹵化物鈣鈦礦型發光二極管（PeLED）領域的兩個主要挑戰。來自華南理工大學的葉軒立教授課題組通過合理設計的多層半透明電極(LiF/Al/Ag/LiF)，將藍色PeLED與一層紅色鈣鈦礦納米晶體(PeNC)下轉換器耦合，構建具有顯著增強LEE的高性能白光PeLED。紅光PeNC層允許提取藍光PeLED中捕獲的波導模式和表面等離激元極化模式，并將其轉換為紅光發射，從而使LEE改善了50％以上。同時，藍光光子和下轉換的紅光光子的互補發射光譜有助于改善白光PeLED，使其具有超過12％的外部量子效率和大約2,000 cd m-2的亮度，這代表了這個領域最新技術結果。相關論文以題為“Utilization of Trapped Optical Modes for White Perovskite Light-Emitting Diodes with Efficiency over 12%”發表在Joule。
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542435120306073
白光發光二極管（LED）是照明和顯示應用中的重要元件，它們在我們的日常生活中消耗了大量的能量。因此，高效的白光LED對于節能和減少碳排放很重要。金屬鹵化物鈣鈦礦LED（PeLED）具有成為下一代照明技術的巨大潛力，紅光和綠光LED的外部量子效率（EQE）從不到1％提高到20％以上，藍光LED提高到了12％以上。然而，隨著效率接近理論極限，基于光學模型，PeLED的光提取效率（LEE）通常低于20％，成為限制其進一步發展的主要問題之一。
展開 
吉林大學《AFM》：高壓下增強鈣鈦礦量子點的光電性能！
最近，一些過渡金屬離子如Mn2+和Bi3+已成功摻雜到鈣鈦礦晶格中。摻雜顯著改變了鹵化物鈣鈦礦量子點的光學和電學特性。通過主體和摻雜劑之間的能量或電荷轉移相互作用，在CsPbCl3 QDs中用鑭系離子成功取代Pb2+產生了高PLQY和穩定且廣泛可調的多色發射，范圍從可見光到近紅外區域。特別是Yb3+摻雜的鈣鈦礦QDs顯示出大的吸收截面和高達188%的PLQY，并且摻雜的鈣鈦礦納米晶體(NCs)被成功地用于商業硅太陽能電池中的下變頻器。
眾所周知，高壓技術是一種清晰、創新的方法，可以在不引入雜質的情況下調整化合物的原子間距離、電子構型和晶體結構。它已被廣泛用于探索材料在壓力下物理和化學性質變化的機制。此外，高壓研究能夠開發具有新興或增強特性的新型材料，否則使用傳統技術是無法實現的。在過去的幾年里，對鹵化物鈣鈦礦材料的高壓研究的興趣顯著增加。在鹵化物鈣鈦礦中已經觀察到各種壓力效應，例如帶隙調制、壓力誘導發射、壓致變色和金屬化。鹵化物鈣鈦礦在高壓下的光致發光（PL）的共同特征總結為：當壓力超過某個閾值時發生PL淬滅。高壓和離子摻雜的結合有望提供一種新的方法來調節CsPbX3基材料的結構和各種性能。最近，Cao等人報道了CsPbxMn1?xCl3NCs獨特的壓力誘導發射增強。此外，Zhang等人報道了與壓縮前的環境狀態相比，熱退火的Mn2+:CsPbCl3 NCs 獲得了更高的電導率和改進的光電響應。
稀土（RE）離子發光具有發射光譜窄、色純度高、轉換效率高、發射光譜范圍從紫外到紅外區域可調等優點。RE發光歸因于4f電子：f-f電偶極子躍遷，其被外殼電子屏蔽免受環境影響。稀土離子線發射的寬度和相對強度經常受到基體性質的影響，可用于探測晶體環境。鈣鈦礦材料由于其強光吸收和高載流子遷移率在光電領域具有潛在應用。
展開 復旦大學《Adv Funct Mater》：最大記錄亮度！Mn基紅光LED
鉛基鹵化物鈣鈦礦發光二極管（
PeLED）具有出色的純度、效率和亮度。為了開發無毒、高發光的金屬鹵化物鈣鈦礦材料，開發了錫，銅，鍺，鋅，鉍和其他無鉛鈣鈦礦。
復旦大學汪偉志教授課題組報道了一種新型的0D錳基（Mn基）有機-無機雜化鈣鈦礦，其紅光發射位于629 nm，光致發光量子產率高達80％，具有毫秒級三重態壽命。當在PeLED中用作發光層時，優化后的設備的最大記錄亮度為4700 cd m-2，峰值外部量子效率為9.8％。器件在5 V電壓下的半衰期達到5.5 h。基于Mn的PeLED的性能和穩定性比其他無鉛PeLED的性能和穩定性高一個數量級。這項工作清楚地表明，錳基鈣鈦礦將為制造穩定且高性能的無鉛PeLED提供另一條途徑。相關論文以題為“Synthesis of 0D Manganese-Based Organic–Inorganic Hybrid Perovskite and Its Application in Lead-Free Red Light-Emitting Diode”發表在
Adv. Funct. Mater.
期刊上。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202100855
近年來，金屬鹵化物鈣鈦礦材料ABX3（A =一價有機或無機陽離子；B =二價金屬陽離子；X = Cl，Br，I）和低維（準2D，2D，1D，0D，等），具有獨特的光電性能，已廣泛用于發光二極管（LED），太陽能電池，激光器，光學檢測和壓電材料等。具有規則結構，缺陷少，遷移率高的3D塊狀含鉛鈣鈦礦有助于制造太陽能電池。
展開 倫敦瑪麗女王大學開發鈣鈦礦材料新生產工藝 提高太陽能電池效率
然而，由金屬鹵化物鈣鈦礦材料制成的鈣鈦礦太陽能電池，可能成本更低、更高效。現在，鈣鈦礦型太陽能電池在效率方面，可與更成熟的硅基太陽能電池相媲美。關鍵挑戰在于，這種電池存在化學不穩定性。鈣鈦礦材料對水分、氧氣甚至光線都非常敏感，在空氣中會迅速降解。
一種甲脒鈣鈦礦（formamidinium perovskite）材料有助于解決這一問題。這種鈣鈦礦名為FAPbI3，具有純凈的黑色晶體結構，比其他許多鈣鈦礦在化學上更穩定。在太陽能電池中，與現有鈣鈦礦材料相比，其光學特性也更適合高效吸收光線和發電。然而，制造這種黑色的穩定材料并不容易，往往會形成不適合太陽能電池的黃色相。
在此項研究中，研究人員提出一種制造FAPbI3的新工藝。制造FAPbI3的挑戰之一在于，高溫（150℃）會導致材料中的晶體拉伸變緊，從而促進形成黃色相。以往的報告中額外使用少量化學物質，以在這些條件下幫助形成FAPbI3。然而，在大規模制造太陽能電池時，很難控制這些添加劑的均勻性和數量，而且加入這些添加劑所產生的長期影響尚不清楚。
此項研究中提出的新方法是，在更低的溫度下（100℃），將FAPbI3薄膜暴露在含混合溶劑的氣溶膠中。研究人員發現，只需一分鐘，就可以形成非常穩定的黑色相FAPbI3。相比之下，其他方法大約需要20分鐘。另外，降低溫度有助于使材料中的晶體“放松”。研究人員表示，比起其他常用的基于甲銨的混合鈣鈦礦，采用純甲脒鈣鈦礦，有望生產出更高效、更穩定的鈣鈦礦太陽能電池。該工藝易于擴大規模，這對其商業化具有重要意義。
這項研究展示了一種新的、更有效的方法，可以制造純凈和穩定的黑色甲脒鈣鈦礦FAPbI3。
展開 光學行業FEMAG晶體生長數值模擬技術在光學行業的應用
2.光學晶體材料
光學晶體的類型很多，從材料本質上說通常是金屬鹵化物晶體，氧化物晶體等。例如常見的氟化鎂晶體用于透過紫外光，氟化鈣晶體對于紅外光有良好的透過率，此外還有半導體硅晶體，砷化鎵，CdTe，YAG，二氧化硅，藍寶石等。特別是藍寶石晶體化學性質穩定，機械強度高，抗沖擊能力強，大量用于精密測量儀器，高功率激光，導彈制導，通訊導航以及光傳感等，應用非常廣泛。
為了保證較高的光透過率，減少色散等，用作光學介質材料的晶體材料通常以單晶為主，要求盡可能少的缺陷，特別是在激光領域以及精密光感儀器和測量領域，較少的缺陷就會對光透過質量和結果產生嚴重影響。
3.FEMAG解決方案
工業上晶體的生長多采用熔體生長法，例如光學晶體中應用比較廣泛的藍寶石，砷化鎵，硅等晶體，可以通過提拉法，泡生法，坩堝下降法，區熔法等晶體生長工藝進行生產，工藝的條件控制和爐體熱場流場分析對保證晶體質量有重要作用。
FEMAG軟件是一款專業的晶體生長模擬軟件，對于典型的晶體生長工藝，例如提拉法、區熔法、定向凝固法以及坩堝下降法等，軟件都能提供世界領先的仿真精度，能夠優化單晶硅，砷化鎵，YAG，藍寶石等光學晶體的生產質量，并提高生產效率和成品率。
利用FEMAG可以實現：
（1）全局的熔體氣體對流與熱場分析
利用FEMAG/CZ在不同氣體流量下（500，1500，3000，4500L/h）對直拉法單晶硅的全局對流模擬，其中（a）（b）是熱場圖（c）（d）是流場圖。利用FEMAG可以優化晶體生長工藝，優化熱場，提高晶體質量，減小能耗。
（2）晶體缺陷預測分析
利用FEMAG可以分析晶體生長過程的含氧量分布以及空位和缺陷濃度預測，為晶體生長質量優化提供依據。
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