综述:低维卤化物钙钛矿材料及其先进光电应用

​文章概述
金属卤化物钙钛矿材料在光电领域有着广阔的应用前景,过去六年卤化物钙钛矿的光伏效率已经达到22.1%。与块体材料相比,低维钙钛矿卤化物表现出一系列新颖的物理性能:钙钛矿量子点的荧光量子产率接近100%;钙钛矿量子点LED的外量子效率和电流效率分别达到8% 和43 cd/A;钙钛矿纳米线激光器具有超低阈值室温激射性能、发射可调性、且易于合成等优点;钙钛矿纳米线光电探测器的光响应度和比探测率分别高达10 A/W和1012 Jones。不同于诸多关注钙钛矿光伏应用方面的综述,华中科技大学武汉光电国家实验室(筹)的宋海胜和唐江教授研究团队,评述了低维卤化物钙钛矿材料的近年的快速发展及其在光电器件领域的应用,并对该领域存在的挑战与前景作出展望。
 

文章引用信息

JianZhang, Xiaokun Yang, Hui Deng, Keke Qiao, Umar Farooq, Muhammad Ishaq, Fei Yi,Huan Liu, Jiang Tang, Haisheng Song, Low-dimensional Halide Perovskites and TheirAdvanced Optoelectronic Applications. Nano-Micro Lett. (2017) 9: 36. http://dx.doi.org/10.1007/s40820-017-0137-5
此工作发表于Nano-Micro Letters期刊2017年第9卷第3期,详情请阅读全文,可免费下载。本文同步在期刊微信、微博、科学网博客、Facebook、Twitter等平台推出。以往推文请关注中文推广网站(http://nmsci.cn)。
    
作者介绍
   
宋海胜,华中科技大学武汉光电国家实验室,教授/博导,香港城市大学博士,日本国立物质材料研究机构(NIMS)博士后。研究领域:新型全无机薄膜太阳能电池低成本、高效率研究;钙钛矿型和量子点薄膜制备及高效红外探测和光伏应用;二维层状材料可控合成,场传输特性研究及在光电子领域应用。发表论文30余篇,引用千余次。
个人主页:http://www.wnlo.cn/index.php?id=3629邮箱:songhs-wnlo@mail.hust.edu.cn

唐江,华中科技大学武汉光电国家实验室,教授/博导,中组部青年千人计划。多伦多大学博士,IBM沃森研究中心博士后。研究领域:铜锌锡硫薄膜太阳能电池,量子点材料与光电器件。在Nature Materials, AdvancedMaterials和ACS Nano等期刊发表论文多篇,取得或正在审批美国专利四项。
个人主页:http://tangjktz.ww.qqfb.cn/邮箱:jtang@mail.hust.edu.cn

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图文导读

图 1.CH3NH3PbBr3量子点制备示意图

图 2.胶体CsPbX3钙钛矿NC(X = Cl,Br,I)表现出覆盖整个可见光谱的尺寸和组成可调带隙具有窄而明亮发射的区域。a)在UV灯(k = 365nm)激发下在甲苯中的胶体溶液。b)代表PL光谱。c)典型的光吸收和PL光谱。 d)除了CsPbCl之外,所有样品显示的时间分辨PL衰减3。

图 3. 钙钛矿网的一步生长制备

图 4. 钙钛矿网的两步生长制备

图 5.钙钛矿NWs的模板法:含Pb前体模板钙钛矿网的方法

图 6. 通过一锅法合成单晶有机金属卤化物钙钛矿纳米片

图 7. 化学气相沉积制备甲基铵卤化铅钙钛矿纳米片

图 8.反应温度对胶体CsPbBr3合成的影响

图 9. a-c) 使用不同QD尺寸的QLED设备的排放, d)所示样品的EL(实线)和PL光谱(虚线), e)与NTSC彩色标准(星形)相比,三色QLED(圆形)的CIE坐标

图 10.可见PeLED的设备特性

图 11.多层PeLED设备插图

图 12.钙钛矿NW太阳能电池:a,b)从一步法的NWs及其相应的J-V曲线的SEM图像。两步法生长的NW和相应的设备性能。 c,d) NWs电影的顶视图和横截面。 e,f )J-V和NW太阳能电池的IPCE曲线。该比例尺为1 lm

图 13.钙钛矿太阳能电池的SEM,J-V和EQE测量

图 14.a)一步沉积。 b)两步顺序沉积 。)双源共蒸发。d)顺序气相沉积。e)蒸汽辅助溶液生长过程

图 15.钙钛矿NW光电探测器:基于滑移涂层的NWs PD。 一个黑暗和激光照明的I-V曲线。 b)时间分辨光响应。基于EISA方法的设备性能。 c )I-t曲线。 d)高分辨率扫描到I-t曲线的一个周期。 基于刮刀的NW PDs。e )CH的波长依赖光响应3NH3碘化铅3基于MW阵列的光电探测器。 f)光电流与光强曲线。g)基于OTP MW阵列的暗电流/光电流随光电探测器的变化。 h)用于光源的钙钛矿MW PD阵列映射。 N)W网络PD成像。 i-j)灵活性表现。 k-m )NW网络PD阵列用于成像。 n,o)封装可以帮助提高器件的稳定性

图 16. 钙钛矿NWs激光器。 a-f) SEM图像和来自MAPbX的nanolaser表现3纳米线。 g) IOP MW的一组暗场图像波导。 比例尺为10 lm。 h) FAPbX3NW激光表演。 j-l)全无机卤化物钙钛矿NW激光器

 

Nano-Micro Letters《纳微快报》


Nano-Micro Letters《纳微快报》是严格评审的国际英文学术期刊,快速报道与纳米/微米尺度相关的高水平研究成果和评论文章,尤其关注从纳米到微米的自下而上的工作,旨在推动纳微科技的发展和应用。期刊与Springer合作,以Open Access出版。采用国际一流的Scholarone Manuscripts编审系统。目前,NML期刊已被SCI、EI、SCOPUS、DOAJ、知网、万方等数据库收录。最新影响因子达到了4.849,材料学科和物理学科位于Q1区。2014和2016年连续入选“中国科技期刊国际影响力提升计划”(D类和B类),2016-2018年入选“上海市高水平高校学术期刊支持计划(A)”。2015和2016年均获“中国最具国际影响力学术期刊”,2016年获“2016年全国高校杰出科技期刊奖“和”上海市高校精品科技期刊奖”。

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