以半導(dǎo)體為基礎(chǔ)的光電子器件的發(fā)展與應(yīng)用引發(fā)了一場新的產(chǎn)業(yè)革命。近年來，基于新型有機-無機雜化鈣鈦礦材料的光電子器件的研究，成為了該領(lǐng)域的研究熱點之一。合理調(diào)控鈣鈦礦的成核與結(jié)晶、優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)性能和穩(wěn)定性的協(xié)同提升是實現(xiàn)鈣鈦礦商業(yè)化應(yīng)用中極具挑戰(zhàn)性的問題。

       近期，安徽大學(xué)集成電路先進材料與技術(shù)產(chǎn)教研融合研究院陳志亮團隊及其合作者在鈣鈦礦半導(dǎo)體材料的制備及應(yīng)用方面取得了系列研究進展。

     （1）在鈣鈦礦太陽能電池研究領(lǐng)域，從器件物理的角度，通過超聲靜電自組裝機制形成SnO₂量子點-Ti₃C₂T_x MXene量子點復(fù)合型抗反射電子傳輸層，有效加強了界面的電荷抽取能力，并促進了鈣鈦礦的高質(zhì)量沉積。同時，通過高導(dǎo)電性且表面官能團豐富的Ti₃C₂T_x MXene量子點修飾鈣鈦礦薄膜，鈍化鈣鈦礦多晶薄膜固有的缺陷和晶界，改善鈣鈦礦薄膜內(nèi)的載流子傳輸。

Chem. Eng. J., 2023,141559.

       研究表明MXene量子點可用作雙功能添加劑用于晶界/界面協(xié)同鈍化制備高性能鈣鈦礦太陽能電池。器件最終獲得了23.47%的PCE，并具備良好的光/濕/熱穩(wěn)定性，解決了鈣鈦礦電池器件穩(wěn)定性與效率協(xié)同提升的難題。相關(guān)成果以“Dual-functional Electrostatic Self-assembly Nanoparticles Enable Suppressed Defects and Improved Charge Transport in Perovskite Optoelectronic Devices”為題，在工程技術(shù)領(lǐng)域國際知名期刊《Chemical Engineering Journal》上在線發(fā)表（DOI：10.1016/j.cej.2023.141559）。

     （2）在鈣鈦礦光電探測領(lǐng)域，通過對不同種類鈣鈦礦晶格失配率的理論分析，選取了晶格匹配、帶隙合適的同鹵素位鈣鈦礦材料作為單晶生長源，避免了單晶異質(zhì)結(jié)的相分離，提高了異質(zhì)結(jié)的穩(wěn)定性。在成核理論和晶體生長動力學(xué)的基礎(chǔ)上，分析了兩種單晶的生長區(qū)域模型和溶解度特性，利用種子輔助的空間限域逆溫結(jié)晶法，成功地制備了高質(zhì)量的鈣鈦礦單晶橫向異質(zhì)結(jié)。

J. Mater. Chem. C, 2022, 10, 11903

       研究表明，基于鈣鈦礦單晶橫向異質(zhì)結(jié)的光電探測器具備從紫外至近紅外波段的寬光譜探測，并且基于異質(zhì)結(jié)的內(nèi)置電場和MAPbI₃單晶的熱釋電效應(yīng)，制備的器件具備微秒級快速響應(yīng)速度和自供電的能力，為鈣鈦礦光電探測器的器件結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了新的方向。相關(guān)研究成果以“A high-performance self-powered photodetector based on a concentric annular α-FAPbI₃/MAPbI₃ single crystal lateral heterojunction with broadband detectivity”為題，在材料領(lǐng)域國際知名期刊Journal of Materials Chemistry C上發(fā)表（DOI: 10.1039/d2tc02686d）。

       相關(guān)論文發(fā)布信息如下：

       1. “Dual-functional Electrostatic Self-assembly Nanoparticles Enable Suppressed Defects and Improved Charge Transport in Perovskite Optoelectronic Devices”,《Chemical Engineering Journal》（https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.141559，安徽大學(xué)為第一/唯一通訊單位）。

       2. “A high-performance self-powered photodetector based on a concentric annular α-FAPbI₃/MAPbI₃ single crystal lateral heterojunction with broadband detectivity”,《Journal of Materials Chemistry C》（https://doi.org/10.1039/D2TC02686D，安徽大學(xué)為第一/唯一通訊單位）。

新聞鏈接：http://www.ahu.edu.cn/2023/0129/c15059a300433/page.htm

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