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oe1(光电查) - 科学论文

18 条数据
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  • (3-苯基吡啶-1-鎓)SbI4:库仑相互作用组装的无铅类钙钛矿半导体

    摘要: 无机-有机杂化钙钛矿中铅的环境毒性是商业化面临的主要障碍,这引发了寻找无铅替代材料的密集研究。软相互作用(尤其是库仑相互作用)不仅能丰富合成策略,还能赋予衍生材料独特性能,对构建无铅替代材料极具吸引力,但相关报道较少。本文通过"库仑相互作用策略"构建了一种锑基类钙钛矿半导体(3-苯基吡啶-1-鎓)SbI4(简称3ppi-SbI4)。在该材料中,锯齿形(SbI4)-链仅通过库仑相互作用与3ppi抗衡阳离子在晶格中结合。该材料具有良好的耐湿性、耐日光和紫外光稳定性。此外,3ppi-SbI4展现出优异的光吸收性能、直接带隙特性、良好的光电导性以及出色的光电流重复性,这些特性均表明其作为无铅光吸收材料在光电子应用中的潜力。理论计算揭示其光响应主要源于(SbI4)-链内的电子跃迁以及无机与有机组分间的电子跃迁。

    关键词: 混合钙钛矿、光电导、锑、库仑相互作用、半导体

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 利用多元统计分析揭示卤化物钙钛矿薄膜的化学组成

    摘要: 卤化物钙钛矿的局部化学成分是决定其宏观特性与稳定性的关键因素。虽然扫描透射电子显微镜(STEM)结合能量色散X射线光谱(EDX)是获取此类信息的强大且广泛使用的工具,但电子束诱导损伤和薄膜的复杂配方使这项研究具有挑战性。在此我们展示如何运用多元分析方法——包括源自"大数据"研究的统计程序(如主成分分析PCA)——可显著提升对脆弱材料的信号提取效果。我们还展示了类似的解构算法(非负矩阵分解NMF)如何解析钙钛矿薄膜中的纳米级元素组成,揭示偏析物种的存在并确定纳米尺度的局部化学计量比。

    关键词: 混合钙钛矿,大数据,多元分析,化学成分,扫描透射电子显微镜-能量色散X射线光谱,纳米尺度

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 甲基碘化铵的亲水性与水接触角

    摘要: 表面特性通常通过测量水滴的接触角来评估。然而对于太阳能电池和光电子学研究中广泛使用的重要混合钙钛矿材料而言,该过程存在缺陷——这类材料具有水溶性,其表面会在接触角测量过程中发生降解。虽然混合钙钛矿被认为具有强亲水性,但实测水接触角可达83°,仿佛它们几乎呈疏水性。通过结合实验与模拟,实际数值被解释为水与亚毫秒级时间尺度内在水/钙钛矿界面形成的降解表层相互作用的结果。这些模型通过与多种基底上水的接触角测量数据相互验证,并参照液体-固体粘附力与接触角之间的杨-杜普雷关系式。本研究调和了碘化甲铵铅的亲水本质与其在接触角测量中表现出的表观疏水行为,提出了一种针对动态演变基底进行接触角研究的方法论。

    关键词: 混合钙钛矿,原子尺度模拟,降解,分子动力学,碘化铅

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 单晶杂化钙钛矿场效应晶体管

    摘要: 近年来,随着混合有机-无机钙钛矿材料的出现,光伏、光探测和发光领域取得了巨大进展。然而,基于钙钛矿的场效应晶体管相关报道却少得多。晶体管的横向与界面传输特性使其特别容易受到多晶薄膜和块体单晶中普遍存在的表面污染与缺陷的影响。在此,我们展示了一种空间限域逆温结晶策略,可合成亚纳米级表面粗糙度且表面污染极低的微米级薄层甲基铵卤化铅钙钛矿MAPbX3(X=Cl、Br、I)单晶。这些特性有利于将MAPbX3晶体集成到双极型晶体管中,在p型和n型沟道器件中分别实现了创纪录的室温场效应迁移率(高达4.7和1.5 cm2 V?1 s?1),开关比达10?至10?量级且开启电压较低。该研究为将混合钙钛矿晶体集成到印刷、柔性及透明电子器件中铺平了道路。

    关键词: 混合钙钛矿、场效应晶体管、单晶、双极传输、逆温度结晶法

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 掺铯刚性化MAPbI3卤化物钙钛矿薄膜的结构表征及室温低频拉曼散射研究

    摘要: 有机金属卤化物钙钛矿(OHP)的结构不稳定性是制约钙钛矿太阳能电池商业化的关键问题之一。探究这种本征不稳定性是延长材料使用寿命的重要里程碑和挑战性任务。本研究将铯离子掺入甲基铵铅碘(MAPbI3)薄膜并分析了其薄膜结构与光学特性。掺铯导致形成分别呈现黑色和黄色的α-CsPbI3与δ-CsPbI3相,这通过光学带边演化与X射线衍射(XRD)谱得以证实。当铯离子浓度为20%时,可观察到稳定的α-CsPbI3相存在;而掺入59%及以上铯离子时,由于铯与MAPbI3基体的合金化作用会形成黄色相CsPbI3。吸收光谱与XRD观测到的结构转变通过低频拉曼光谱得到验证。纯MAPbI3薄膜中热致结构涨落在掺铯后得到抑制,从而使钙钛矿结构获得长程稳定有序排列,并首次实现了室温下对OHPs的低频拉曼散射观测。此外,掺铯还增强了钙钛矿薄膜刚性并锐化了所有低频振动峰。

    关键词: ??掺杂、低频拉曼、钙钛矿稳定性、声子阻尼、混合钙钛矿

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • CH3NH3Pb(Br1-xClx)3粉末的晶体生长、结构相变及光学带隙演化

    摘要: 基于溴和氯阴离子的化学调控无机-有机杂化卤化铅钙钛矿CH3NH3Pb(Br1-xClx)3已通过同步辐射X射线衍射(SXRD)、扫描电子显微镜和紫外-可见光谱技术进行结晶与研究。CH3NH3PbBr3和CH3NH3PbCl3在冷却过程中经历连续相变,而中间组分的相变可能因成分无序被抑制。对于CH3NH3PbCl3,在167.5 K发现了一个先前描述为四方晶系的瞬态相;SXRD数据分析证实其实际为正交晶系(空间群Pnma),晶格参数满足a≈√2ap、b≈2ap、c≈√2ap(ap为理想立方钙钛矿晶胞参数)。通过化学调控CH3NH3Pb(Br1-xClx)3钙钛矿可实现带隙工程的精准调节:随着Cl离子浓度从2.2 eV递增至2.9 eV,带隙持续扩大,且与295 K下立方相晶胞参数呈现同步变化。本研究深化了对混合组分CH3NH3Pb(Br1-xClx)3钙钛矿结构与光学特性的认知。

    关键词: 混合钙钛矿、混合卤化物、氯、溴、太阳能电池

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • 混合与匹配:钙钛矿晶格中的有机与无机离子

    摘要: 材料科学已发展到几乎能随心所欲控制晶体成分与结构的阶段。只要成分满足化学计量、空间位阻和电荷中性的基本要求,研究人员如今就能在理论上探索各类化合物,并通过不同实验条件筛选晶体的构成片段。钙钛矿结构正是这种材料设计的绝佳试验场——虽然无机化合物领域内离子混搭的游戏已成功开展了约150年,但有机-无机杂化钙钛矿光伏技术的最新进展促使研究者开始引入有机离子。这些有机离子可占据钙钛矿结构的所有位点,从而形成杂化(双元、三元等)钙钛矿及反式(杂化)钙钛矿。目前已知每种情形的实例,甚至存在三个位点全被有机分子占据的情况。尽管从单原子离子到分子物种的转变伴随着复杂度提升,但这表明传统无机钙钛矿的概念可迁移至新型杂化材料。更广阔的成分空间为钙钛矿材料体系带来了充满希望的新可能与应用前景。

    关键词: 混合钙钛矿、反混合钙钛矿、材料设计、光伏、DFT计算

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • 用于高效三光子吸收的层状杂化钙钛矿:理论与实验观察

    摘要: 多光子吸收技术在多个领域具有应用潜力,例如利用亚带隙能量光子提升太阳能电池转换效率、通过同步吸收多个红外光子实现低于带隙的光电探测以产生光电流,或用于高分辨率三维成像的光频上转换技术。为增强半导体材料中的多光子吸收,探索低维激子是重要策略之一。本研究提出了一种量子微扰理论,揭示了有机-无机杂化钙钛矿多层晶体中二维激子引发的巨大三光子吸收(3PA)增强效应。理论预测在1100纳米波长处,最大三光子吸收系数可达2-7 cm3 GW?2量级——这是目前室温下所有二维及体相半导体材料报道的最高值。理论与实验结果的精确吻合明确证实了二维激子在增强三光子吸收过程中的关键作用。该理论进一步预测,在极低温条件下共振三光子吸收系数至少还能提升两个数量级。这些发现对于理解层状杂化钙钛矿中二维激子引发的巨型三光子吸收现象至关重要,可能为将红外光能高效转化为电能或高频光发射/激光开辟新途径。

    关键词: 非线性光学、三光子吸收体、二维激子、混合钙钛矿

    更新于2025-09-04 15:30:14