溶液法生长的卤化铅钙钛矿（lead halide perovskites,LHPs）具有制备成本低、缺陷容忍度高、带隙易调控等优点,在下一代光电器件具有广阔的应用前景。比如,基于LHPs活性层的太阳能电池的光电转化效率已经达到25%以上,有望替代目前昂贵的硅基太阳能电池实现低成本发电。同时,LHPs纳米晶具有接近于100%的光致发光效率、窄的半高宽、较广的色域（400～800 nm）的特点,基于LHPs的发光器件有望在下一代平板显示和照明产品中获得重要应用。然而,尽管LHPs具有诸多优势,实现其商业化仍有许多障碍需要克服。溶液法虽然可以大幅降低材料的制备成本,但同时也会给晶格带来大量空位缺陷。在外场作用下（电场、光场、热场等）,离子可以利用空位缺陷为媒介实现长程的迁移运动,在材料内部产生相分离以及离子和空位偏聚等现象,导致材料性能的急剧下降。因此,如何抑制LHPs在工作状态下的场致离子迁移来提高材料光电性能稳定性,是实现LHPs器件实用化最关键的问题之一。为实现这个目标,需要对LHPs内部空位缺陷的电子结构以及如何实现其调控进行深入研究（如;自旋结构,轨道杂化,电荷转移等）。本文主要工作如下:（1）研究了在名义上非磁性的LHP半导体（包括Cs Pb Cl3、Cs Pb Br3、Cs Pb I3和CH3NH3Pb Br3）中空位诱导的d~0铁磁性。第一性原理计算表明空位诱导的铁磁性来自于卤化物空位产生的自旋劈裂。实验表明,d~0铁磁性可以在远高于300 K的温度下稳定存在,并且可以通过掺杂3d离子显著增强。相关实验结果可以用基于交换耦合的磁极化子的模型来描述。此外,其他3d磁性离子掺杂LHPs中也发现了室温铁磁性的现象,这表明空位和空位的耦合导致的铁磁性可能是溶液法制备LHPs材料的一个普遍特征,有望在未来的自旋电子器件中得到使用。本章的研究内容有助于深化理解LHPs中晶格缺陷的精细电子结构,对实现LHPs材料光电性能的提升和稳定性增强具有指导意义。（2）研究了在LHPs的B位引入等价的3d过渡金属离子有效调控卤素空位的迁移动力学过程,抑制离子迁移以及元素偏聚,进而提升材料稳定性的方法。迁移活化能的测试结果显示,掺杂3d过渡金属离子可以地显著提高LHPs的离子迁移能垒。对比混合卤素LHPs材料工作状态下的发光颜色稳定性发现,Ni2+掺杂后材料的光谱稳定性得到了显著改善。第一原理计算研究表明,Ni2+掺杂后溴空位的定向迁移被阻断,溴空位的迁移能垒升高。通过研究Ni2+掺杂前后的差分电荷密度图发现,Ni2+离子掺杂后会在带隙内引入了新的能级,导致Br-和Ni2+之间有很强的作用。这些能级由Ni 3d和Br 4p轨道之间的杂化而成。因此,溴离子的迁移需要更多的能量来打破Br-Ni键,从而使得迁移能垒的增加。本章的研究内容有助于寻找合适的方式来调节材料内部的电子结构,获得更高稳定性LHP材料的方法。（3）研究了3d金属铁原子完全替代Pb后Cs3Fe Cl6晶体的合成,并探究3d未填充轨道与离子迁移能垒的关系。研究发现,Fe3+的5个未配对电子,为晶体提供了局域磁矩,提高了离子的定向迁移的能垒。Cs3Fe Cl6对可见光具有很好的吸收性能,作为一类低毒非铅卤化物钙钛矿材料,同时拥有相对较高的稳定性和合适的光学带隙,可作为潜在的吸光材料应用于太阳能电池中。（4）研究了镍离子替位掺杂及卤素空位填补对Cs Pb Br3纳米晶中的离子迁移的协同抑制作用。通过离子迁移活化能的测定和高分辨透射电镜的原位观察,分析了前驱体掺杂剂对LHPs稳定性的作用机理。分别采用乙酰丙酮镍和溴化镍作为掺杂源,合成了掺杂LHPs纳米晶。随后通过纳米晶薄膜电导率与温度依赖关系计算出其离子迁移活化能,并结合高分辨电镜原位观察纳米晶在高能电子束辐照下的形貌演变过程,揭示不同掺杂剂对掺杂LHPs纳米晶样品稳定性的影响。实验结果表明:Ni2+掺杂Cs Pb Br3样品的离子迁移活化能相较本征Cs Pb Br3样品（0.07 e V）有显著提升,其中乙酰丙酮镍掺杂样品离子迁移活化能提升为0.24 e V,溴化镍掺杂样品离子迁移活化能提升为0.49 e V。另外,电子束辐照测试表明溴化镍掺杂钙钛矿晶体表现出更高的结构稳定性,这主要归因于掺杂的Ni2+对卤素的强结合和卤素填补空位缺陷的协同钝化作用。最后证实了Ni2+掺杂和卤素空位填充协同可以有效抑制卤化物钙钛矿纳米晶体中的离子迁移。