有机-无机复合钙钛矿材料,因具有合适的带隙、高的吸收系数、优异的载流子传输性能以及高的缺陷容忍度等优点,在光电导、离子电导和发光等领域展现出广阔的应用前景。三维有机-无机复合钙钛矿材料的化学式为AMX3（A:CH3NH3+、CH（NH2）2+、Cs+、B:Pb2+、Sn2+;X:Cl-,Br-、I-）,在湿度、光照和热处理等外部因素干扰下,普遍存在不稳定性问题,影响了其商业化进程。使用较大的有机阳离子取代A位离子使钙钛矿结构低维化,为制造高化学稳定性钙钛矿材料提供了有效途径。A位离子取代为实现金属卤化物钙钛矿的可定制结构和可调光电性能提供了可行性。目前低维结构钙钛矿的研究大多基于多晶薄膜,材料的本征物化性质尚存争议,且大多数低维钙钛矿材料的带隙较宽阻碍了其光伏应用,如何设计、生长高稳定性的低带隙有机-无机复合钙钛矿材料是未来的发展方向。深入探索新型钙钛矿材料结构与性能之间的关系是取得原始创新,推动应用发展的主要方向之一。基于以上问题本论文立足于材料的稳定性,从分子设计的角度出发,选取了氨基羧酸双官能团有机分子,将其引入钙钛矿晶格,设计生长了一系列新型低维钙钛矿材料,并系统研究其结构、热学性质、光电性质以及稳定性等。实现了低维钙钛矿结构与性质的主动调控,在稳定性提高的基础上,对其进行能带调谐。主要研究结果如下:1、选取了 C链长度不同的氨基羧酸双官能团配体（甘氨酸,γ-氨基丁酸,6-氨基己酸,8-氨基辛酸,10-氨基癸酸）,设计并合成了 5种新型低维钙钛矿材料（COOH（CH2）nNH3）mPbIm+2（n=1,3,5,7,9）:（COOH（CH2）NH2）PbI2（简称 C2）,（COOH（CH2）3NH3）2PbI4（简称 C4）,（COOH（CH2）5NH3）PbI3（简称 C6）,（COOH（CH2）7NH3）2PbI4（简称C8）,(（COOH（CH2）9NH3）2PbI4（简称C10）。该系列低维钙钛矿材料表现出明显的结构多样性和性能可调性。双官能团配体氨基羧酸有机分子对钙钛矿结构[PbI6]4-八面体连接方式产生直接影响,并且导致其不同的畸变程度,进而影响晶体的性质。随着C链长度的增加,[PbI6]4-八面体分别表现为共边连接、共面连接以及共角连接,并且结构的对称性不断降低。在制备的这5种钙钛矿结构材料中,C4,C8,C10属于角共享的Ruddlesden-Popper（RP）二维钙钛矿结构,用相邻[PbI6]4-八面体的Pb-I-Pb键角来计算无机层的畸变程度,其中C4结构的畸变程度最小。对所有结构采用Pb-I键的伸展长度（λ）和Pb2+偏离八面体中心的程度（σ2）两个参数来计算单体[PbI6]4-八面体的畸变程度,C6结构表现出较大的单体八面体畸变。2、由于氨基羧酸双官能团有机分子为钙钛矿结构带来了额外的层间氢键作用力,并且较长的疏水烷烃链可以使水从八面体结构框架中分离出来,从而使C6,C8,C10三种材料表现出较高的稳定性,在湿度（RH）为75%,40℃的恒温恒湿箱中储存近1年未发生分解。这五种材料的带隙值从2.19 eV增加到2.6 eV。其带隙大小主要跟[PbI6]4-八面体连接方式和结构畸变程度有关,整体变化趋势遵循角共享八面体结构＜边共享八面体结构＜面共享八面体结构。故C6晶体具有较大的带隙为2.6 eV。通过第一性原理（DFT）计算,面共享八面体结构较大的带隙归因于更平坦的电子能带结构。稳态荧光光谱表明,角共享[PbI6]4-八面体结构的C8和C10晶体具有较强的荧光,主要与更低的单体[PbI6]4-八面体畸变有关。3、RP型C4二维钙钛矿晶体在高温诱导下发生了单晶到单晶的固态相变,其[PbX6]4-八面体排列在高温下由角共享转变为面共享和角共享共存,并且有机阳离子COOH（CH2）3NH3+由于高温下的分子热运动存在明显的无序状态。利用原位热台显微镜将其相变过程可视化,新相从晶体两侧生成,两相界面逐渐向晶体中心移动直至完成整个相变过程。DSC数据显示该相变需要较大的相变焓49.08 kJ/mol,并且在降温过程中转变到室温结构需要较长时间,结合单晶结构分析可以推测该相变类型属于重构型相变。由于八面体连接方式的改变和有机阳离子的无序化,材料的介电和吸收光谱在相变温度下发生了显著的变化。我们利用材料的热致变色特性制备了防伪器件,应用于信息加密。这具有十分重要的理论意义及工程应用价值。4、对C4晶体的发光机理进行了探索。在420 nm激发波长下该晶体表现为双峰发射,215 K下发射峰分别位于528 nm和548 nm。528 nm处的发射峰靠近吸收带边,其发射与自由激子（FE）有关。548 nm的发射峰强度随激光功率密度的增加而线性增加且未达到饱和,可以归因于自陷激子（STE）。C4晶体表现出明显的激发波长依赖现象,在420 nm和546 nm激发下分别发出明亮的绿色和红色荧光。通过TD-DFT计算,该现象可以归因于不同波长激发光下钙钛矿材料的八面体结构畸变。该材料在多功能器件中具有潜在的应用前景。5、设计利用离子交换、MA+及Sn2+掺杂改善低维钙钛矿的宽带隙问题,拓宽其光电应用范围。对C6单晶进行MA+离子交换,形成异质结构,离子交换的速率主要与晶体的晶面、晶向有关,通过AFM分析其转换机理。合成生长了准二维钙钛矿（COOH（CH2）3NH3）2MAPb2I7,并通过Sn2+的掺杂进一步降低了其带隙。