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oe1(光电查) - 科学论文

31 条数据
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  • 具有光伏最佳带隙且对缺陷不敏感的蓝光发射

    摘要： 尽管基于铅的钙钛矿太阳能电池在光电转换效率方面取得了快速进展，但其长期稳定性和铅毒性仍是商业化应用的主要挑战。通过第一性原理GW计算，我们发现三种二维（2D）111型无铅铟基卤化物钙钛矿Cs3In2X9（X=Cl、Br、I）因具备以下优异的电子、光学和输运特性，有望成为明星材料CH3NH3PbI3（MAPbI3）的替代品：（一）这类二维铟基卤化物钙钛矿是无铅环保材料；（二）相比MAPbX3具有更强的结构稳定性；（三）作为高效光伏材料，二维Cs3In2I9钙钛矿是带隙最优（单层1.47 eV至三层1.25 eV）的直接带隙半导体；（四）二维Cs3In2X9钙钛矿具有理想的固态照明带隙结构——宽达0.94-3.54 eV的直接光学带隙覆盖整个可见光区，且轻电子（重空穴）有效质量能通过空穴局域化直接提升抗缺陷发光效率，其中Cs3In2BrxCl9?x的直接光学带隙尤其适合高需求的蓝光发射；（五）Cs3In2X9的吸收系数高达7×104 cm?1，介于砷化镓（104 cm?1）与MAPbI3（105 cm?1）之间；（六）Cs3In2I9的理论光电转换效率达28%，接近MAPbI3的30%。这些发现为设计无毒、稳定、高性能的光伏与发光器件开辟了新途径。

    关键词： 发光器件、光伏材料、卤化物钙钛矿、无铅、二维、第一性原理计算

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 卤化物钙钛矿中热致极化涨落引发的间接尾态形成

    摘要： 卤化物钙钛矿在各类光电器件中展现出巨大应用潜力。目前，晶格效应与电子效应相互作用的机理仍不明确。特别是基于乌尔巴赫尾态理论和再吸收效应的现有理论，无法充分解释钙钛矿材料中弱吸收尾态和双发射现象。本研究通过对具有有机/无机A位阳离子的金属卤化物钙钛矿单晶进行变温光谱和时间分辨光谱分析，证实了直接跃迁边下方存在由动态Rashba劈裂效应产生的间接尾态——该效应源于高温下PbBr6八面体热致极化畸变。这种动态效应不同于非球形A位阳离子或表面诱导晶格畸变导致的静态Rashba劈裂效应。我们的发现为理解钙钛矿材料中至关重要的电-声子相互作用提供了新视角，对新兴钙钛矿材料的设计优化具有重要指导意义，并将广泛影响光捕获/光电探测及发光/激光应用领域。

    关键词： 热涨落、卤化物钙钛矿、拉什巴效应、光电子学、尾态

    更新于2025-09-22 22:33:16

  • 利用Tran-Blaha修正的Becke-Johnson势高效精确计算卤化物钙钛矿的带隙

    摘要： 我们报道了针对三维（3D）及层状杂化有机-无机钙钛矿（HOPs）带隙预测的Tran-Blaha修正Becke-Johnson（TB-mBJ）势能函数的重新优化研究，该研究基于赝势密度泛函理论方法开展。这些材料在未来的光伏和光电子应用领域具有重要前景。我们首先通过大量材料体系的参数优化，确定了一组适用于3D HOPs的参数集；随后研究了层状HOPs的情况。我们设计了一个经验关系式，能以远低于杂化泛函或GW等先进方法的计算成本，实现对任意层间分子间隔层的层状HOPs带隙预测。研究还表明，用Cs原子替代层状HOPs的层间分子链是进行带隙计算的一种经济高效的可行方案。最后，我们讨论了TB-mBJ方法在HOPs应用中的缺陷与局限——特别是其因能带色散变窄而导致有效质量高估的倾向。预期本研究成果可拓展TB-mBJ方法在其他低维材料中的应用。

    关键词： Tran-Blaha修正的Becke-Johnson势，卤化物钙钛矿，计算方法，带隙，密度泛函理论，杂化有机-无机钙钛矿，赝势

    更新于2025-09-23 03:40:48

  • 用于阻变随机存取存储器的卤化物钙钛矿

    摘要： 基于卤化物钙钛矿的阻变随机存取存储器（ReRAM）器件正成为一类革命性的新型数据存储设备，因为其开关材料——卤化物钙钛矿近年来受到了广泛关注。该材料的电学特性中，可能由缺陷形成和迁移导致的电流-电压（I-V）迟滞效应，意味着ReRAM可采用卤化物钙钛矿作为阻变材料。虽然关于阻变材料已开展诸多研究，但卤化物钙钛矿在ReRAM器件中的应用仍处于早期研究阶段，因此其在ReRAM器件中的应用是值得深入研究的课题。本文介绍了卤化物钙钛矿及其在ReRAM器件中的工作机理，并综述了近期重要进展及未来挑战。

    关键词： 卤化物钙钛矿、离子迁移、迟滞效应、阻变随机存取存储器、开关材料、忆阻器（ReRAM）

    更新于2025-09-23 21:14:35

  • 乙脒取代甲基铵铅碘钙钛矿太阳能电池具有更高的开路电压和改善的本征稳定性

    摘要： 我们报道了乙酰胺铵（AA）取代的甲基铵铅碘钙钛矿太阳能电池。由于C-N键上离域的3+电子云以及额外的N-H键（AA中为4个氢键，而MA中为3个氢键），AA具有受限的C-N键旋转特性。这些键合结构增强了静电相互作用，并稳定了钙钛矿基质内的乙酰胺铵阳离子。作为较大阳离子的AA，其取代比例最高仅为10%。采用10% AA取代薄膜制备的器件平均开路电压（Voc）为1.12 V，高于MAPbI3器件的平均Voc（1.04 V）。这种Voc提升可归因于载流子寿命的增加——MAPbI3的载流子寿命为20 μs，而10% AA取代薄膜的载流子寿命达到32 μs。使用10% AA薄膜制备的器件实现了18.29%的最佳效率和16.3%的平均效率。降解实验表明该材料稳定性也提升了器件稳定性：在环境暴露（72–3%相对湿度）条件下，10% AA器件在480小时内保持了初始光电转换效率（PCE）的70%，而对照MAPbI3器件在相同时间内PCE降至初始值的43%。

    关键词： 阳离子取代、乙脒、太阳能电池、卤化物钙钛矿、开路电压、氢键、稳定性

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 通过弱相互作用异质外延实现光电设备用可转移高质量无机钙钛矿

    摘要： 具有优异发光特性的可转移半导体对开发柔性集成光电子器件至关重要。但目前寻找此类理想材料仍具挑战性。本研究首次报道通过弱相互作用异质外延法，在高定向热解石墨（HOPG）基底上制备出可转移的高质量CsPbBr3单晶。基于经典成核理论的半定量动力学分析完美阐释了钙钛矿在HOPG基底上的范德华外延生长过程。密度泛函理论（DFT）计算揭示了界面键合本质，并预测了范德华外延中的Volmer-Weber生长模式，与实验观测结果一致。值得注意的是，钙钛矿与HOPG间极弱的范德华相互作用不仅保证了晶体高质量，还使其能通过机械剥离技术轻松转移至任意异质基底?；谧苹竦玫腃sPbBr3单晶，我们成功展示了低阈值微激光器和单片式钙钛矿发光二极管（LED）器件。该成果为基于新兴钙钛矿半导体的先进光电器件研发迈出了重要一步。

    关键词： 高质量、光电器件、异质外延、可转移半导体、卤化物钙钛矿

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 厚度可控的卤化物钙钛矿纳米片之间的非辐射能量转移

    摘要： 尽管卤化物钙钛矿纳米结构器件在光电子学领域展现出巨大潜力，但其商业化进程受到电激发效率低下和强激子结合能的制约。虽然通过福斯特共振能量转移（FRET）在能量定制系统中实现激子传输可能是一种高效替代方案，但卤素离子迁移使得级联结构的实现变得困难。本研究展示了如何利用二维CsPbBr3纳米片（NPls）显著的量子限域效应来获得该效果。在两种预设厚度的NPls薄膜中，我们观察到受体光致发光（PL）增强而供体PL寿命缩短，这表明存在受益于NPls结构参数的FRET介导过程。我们测得最高kFRET = 0.99 ns?1的转移速率和近ηFRET = 70%的效率，并证实FRET也能在其他厚度钙钛矿NPls间发生。该策略有望构建定制化能量级联纳米结构以提升光电器件性能。

    关键词： 纳米片、量子限域、荧光共振能量转移、卤化物钙钛矿、光电子学

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 界面隧穿效应增强的CsPbBr?光电探测器：兼具高探测率与稳定性

    摘要： 基于无机卤化物钙钛矿（HP）的光电探测器（PD）展现出快速响应速度和高响应度，但由于器件暗电流较高导致探测率较低。此外，HP材料固有的不稳定性以及离子迁移引发的界面劣化严重阻碍了其实际应用。研究引入隧道有机层同时解决这两个问题：光生载流子可通过适当厚度的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）界面层，借助福勒-诺德海姆隧穿效应实现跨层传输。通过有效抑制暗电流，光/暗电流比达到2.13×10?的超高值，峰值探测率高达1.24×1013琼斯。凭借这一优势，PD阵列能精确成像低至244皮瓦的微弱光信号。同时，疏水性有机层可阻止水分侵蚀及离子迁移引发的界面反应对HP材料的破坏，在潮湿环境中连续工作48小时后仍保持可忽略的响应衰减。这种异质结结构设计为提升钙钛矿基光电及光伏器件的性能与稳定性提供了新策略。

    关键词： 隧穿效应、光电探测器、卤化物钙钛矿

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 铷掺杂CsPbBr?纳米晶体实现光谱可调且稳定的电致发光

    摘要： 钙钛矿纳米晶体具有高光致发光量子产率（PLQY）和从紫外到红外的可调带隙。然而蓝色钙钛矿发光二极管（LED）在施加偏压时存在颜色不稳定性。开发窄带宽深蓝发射体将最大化显示技术的色域范围?；旌弦趵胱臃椒ɑ嵋蚵被锲龅贾鹿馄撞晃榷ā１狙芯坎捎没旌涎衾胱硬呗?，在合成过程中直接向CsPbBr3纳米晶体中引入Rb+。报道了具有稳定光致发光的蓝光钙钛矿量子点（QD），其PLQY超过60%，发射波长可在460-500 nm范围内调节，且发射线宽窄（<25 nm）。该策略保持了纯溴晶体结构，在高达10 V的工作电压下实现色彩纯正的稳定电致发光，天蓝光（490 nm）和深蓝光（464 nm）器件的峰值外量子效率（EQE）分别为0.87%和0.11%。其中天蓝光器件在0.75%的EQE下实现了93 cd m?2的最高综合亮度，是目前钙钛矿QD LED报道的最佳性能。

    关键词： 钙钛矿量子点、发光二极管、卤化物钙钛矿、蓝光发射

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 泵浦-推动-探测光谱揭示CH<sub>3</sub>NH<sub>3</sub>PbI<sub>3</sub>中的热载流子提取

    摘要： 卤化物钙钛矿是开发热载流子（HC）太阳能电池的有前途材料，该技术可在高于带隙的光子能量以热能形式耗散前将其捕获，从而提升器件效率。目前，高能态下的热载流子分离与转移过程仍不明确。本研究采用泵浦-推动-探测光谱技术探究CH3NH3PbI3的激发态动力学。相较于传统瞬态光谱技术，该方法虽与之互补，但在研究此类动力学方面具有独特优势。通过利用宽泛的激发态吸收特性，我们发现热载流子会从这些高能态转移至浴酚酞（bphen）——一种能量选择性有机受体，其能级远高于钙钛矿带边。只有克服异质结处形成的界面势垒（估算位于bphen最低未占分子轨道能级上方1.01至1.08电子伏特之间），才能实现热载流子的完全提取。这些发现对开发新一代光电器件至关重要。

    关键词： 卤化物钙钛矿、CH3NH3PbI3、红菲绕啉、泵浦-推动-探测光谱、热载流子提取

    更新于2025-09-16 10:30:52