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我校在钙钛矿单晶及高效探测器研究方面取得重要进展

  编辑: 李国华     发布时间:2018-08-31 17:25:58     作者:材料科学与工程学院    

有机无机卤化物钙钛矿单晶虽然具有优异的光电性能,然而由于缺乏大尺寸钙钛矿单晶的生长方法,使得目前该种单晶材料的实际应用受到限制。

近日,材料科学与工程学院“国家千人计划”刘生忠教授负责的新能源高等技术研究院利用低温梯度结晶生长方法在高质量钙钛矿单晶及其高效光探测器研究中取得重要进展。该团队研究过程中发现小的温度梯度可以有效地控制单晶的生长环境,尤其是将溶液浓度控制在最优的单晶生长区域。实验表明,在低于60度时,随着温度从室温升高到60度,溶解度随温度变化非常明显,而高于60度时,即使温度升高,溶解度随温度的变化量非常小。该研究结果意味着在较低的温度下(<60度),可以保证在获得较高产率的同时还可以控制较慢的单晶生长速率,以实现优质单晶的可控生长。基于上述研究,该团队成功利用低温梯度结晶生长方法,得到了尺寸为47×41×14 mm的高质量CH3NH3PbBr3钙钛矿单晶。与高温生长的单晶相比,采用低温生长的单晶具有更低的缺陷态密度,高的迁移率以及更长的载流子扩散长度。基于该优质单晶体的光探测器的量子效率高达13,453%,探测率高达8×1013 jones,响应速度快达15.8 μs,均优于该类材料的最佳性能。

上述研究成果是目前首次利用低温梯度结晶生长方法,成功地生长了大于两个英寸的高质量CH3NH3PbBr3钙钛矿单晶。相关成果以“Low-temperature-gradient crystallization for multi-inch high-quality perovskite single crystals for record performance photodetectors”为题发表在国际材料学顶级期刊《Materials Today》(IF=24.537),通讯作者为刘生忠教授和赵奎副教授,共同第一作者是刘渝城博士,张云霞博士和杨周副教授。这是我校首次以第一署名单位在该期刊发表研究论文。

 

上述研究工作得到国家重点研究与发展计划(2017YFA0204800/ 2016YFA0202403),中央高校基础研究基金(2018CBLZ006),国家自然科学基金项目(61674098/61604091/ 91733301),111项目(B14041),长江学者创新团队(IRT_14R33),国家千人计划项目(1110010341)等项目支持。

《Materials Today》是致力于材料科学领域的刊物,涵盖了最具创新性,最前沿和影响力的研究工作。自创刊以来,该刊物成为了最受关注的有关材料科学研究报道和评述的刊物之一,素以论文内容新颖性要求苛刻而著称,每年仅刊登世界范围内研究论文约40篇,都是就材料学相关前沿领域和热点问题进行的研究,影响因子达24.537。

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