经过近十年的发展,钙钛矿太阳能电池的效率由2009年的3.8%提升到现在的24.2%,且具有千小时级的稳定性;蓝、绿和红光钙钛矿LED均具有很高的荧光量子产率并已分别实现5.7%、～20%和～20%的外量子效率;低阈值、高品质因子的钙钛矿激光和大面积、低剂量、高灵敏度的钙钛矿X射线探测器均已实现。卤族钙钛矿这一系列突破的表象下实际上有着深刻的物理内涵,例如与载流子长扩散长度可能相关的Rashba效应、大极化子的形成和铁电畴的存在等。2015年,卤族钙钛矿领域出现了一种新的结构——全无机钙钛矿纳米晶体,该种结构结合了纳米晶体的量子受限和其块体材料的高量子产率、波长可调、低缺陷浓度等性质,除可用于传统光电器件外,在量子光学和量子信息领域也表现出巨大的潜力。目前,已在该种结构中观察到无荧光闪烁、被抑制的光谱漂移和高相干度的单光子发射,以及低温下稳定的精细能级劈裂和高量子产率的负电单激子。这为其应用于量子光学和量子信息领域提供了可能,也为研究卤族钙钛矿材料的物理内涵提供了一个有价值的平台。本文主要研究单个CsPbI3纳米晶体室温下无荧光闪烁、低温下光谱漂移被抑制的来源,亮激子精细能级劈裂的成因以及量子受限对精细能级结构的影响。传统的CdSe纳米晶体虽然在室温下可以进行单光子发射,但饱受荧光强度不断变化的影响,研究者们经历了十余年的努力才在大尺寸CdSe/CdS核/壳结构中实现了对荧光强度变化的有效抑制(无荧光闪烁),然而其在低温下的发光能量依然变动频繁(光谱漂移严重)。在第二章中,我们主要介绍了对单个CsPbI3纳米晶体在室温和低温(4K)下的荧光性质研究。室温低功率激发下,单个纳米晶体表现为无荧光闪烁;当提高激光功率,可以观察到与荧光强弱变化对应的“亮态”“灰态”和“灭态”。其中“亮态”主要来源于中性激子和负电单激子的贡献,且中性单激子的寿命为负电单激子的两倍,表明负电单激子的俄歇复合过程被抑制;“灰态”可能来源于正电单激子或负双电单激子,“灭态”可能来源于更高阶的激子态。4K温度低功率激发下,我们观测到单个CsPbI3纳米晶体的荧光线宽达到了系统分辨率极限(～200μeV),且光谱漂移得到了有效的抑制。自组织量子点因其低温下稳定的精细能级劈裂和丰富的激子物理过程而广泛应用于量子光学和量子信息领域的研究。传统的CdSe纳米晶体因其自由操纵性也曾被寄予厚望,然而低温下严重的光谱漂移限制了其应用与发展。在第三章中,我们主要介绍了单个CsPbI3纳米晶体中稳定的亮激子精细能级劈裂。单个CsPbI3纳米晶体的中性激子表现出相互正交线偏振的双重劈裂,且劈裂数值可以达到几百μeV。当激光功率逐渐增加,可以看到额外的负电单激子、中性双激子、负电双激子以及负双电单激子的荧光峰。以上不同激子的能级劈裂,提供了各向同性和各向异性电子空穴交换相互作用的数值,也为单个CsPbI3纳米晶体应用于量子光学和量子信息领域揭开了序幕。基于强烈的自旋轨道耦合,全无机卤族钙钛矿纳米晶体中亮激子的精细能级劈裂可以采用有Rashba效应和无Rashba效应(晶体场和电子空穴交换相互作用)的模型进行解释,因此需要根据实验结果和理论分析进一步完善其物理图像。在第四章中,我们主要介绍了尺寸变化引起的量子受限变化对精细能级结构的影响。CsPbI3纳米晶体在弱极性溶剂中尺寸缓慢变小,同时伴随着荧光峰位的蓝移。中性激子也由初始的双重劈裂向三重劈裂转变,精细结构劈裂间距也逐渐变大。由于非辐射俄歇复合逐渐占据主导,负电单激子的量子产率也逐渐降低。基于以上发现,我们认为量子受限效应的增强导致了中性激子能级结构从双重劈裂到三重劈裂的转变,这种以往被忽略的量子限制效应在对精确描述单个钙钛矿纳米晶体的电子能级结构将起到重要的指导作用。