重大研究计划项目(75万):有机-无机杂化手性光电转换器件

文摘   2024-09-13 17:32   北京  

南开大学的研究团队,成功完成了重大研究计划项目(75万):有机-无机杂化手性光电转换器件。

项目概述








手性光电转换器件具有普通光电转换器件难以比拟的性能优势,是下一代光电转换器件发展的重点方向。但由于多方面因素的制约,手性光电转换器件的器件性能整体偏低,且发展存在众多挑战。本项目聚焦有机-无机杂化手性半导体光电转换材料与器件,重点研究高质量杂化手性光电转换材料的设计合成;手性杂化材料结构与性能间的构效关系;高质量手性杂化光电转换材料薄膜的手性传导与放大机理;高性能手性杂化光电转换材料的构筑这四方面的内容。本项目拟通过材料的可控制备、内在手性传导机理的探索、薄膜与器件的构筑与优化等几个方面入手,获得一系列高质量杂化手性光电转换材料大尺寸单晶与大面积薄膜,并进一步探索新型原理型器件结构,进而实现几类高性能有机-无机杂化手性光电转换器件。


创新性成果





1. 利用手性有机铵盐配体与铅碘八面体之间的独特相互作用,通过调控手性铵盐的空间位阻,实现了高质量手性钙钛矿量子点的原位大面积制备。


2. 利用手性有机配体通过长程氢键诱导钙钛矿无机骨架扭曲,实现手性传递,获得手性准二维钙钛矿材料,并实现高性能手性钙钛矿圆偏振光探测器


3. 利用瞬态吸收和发射光谱技术,深入研究了手性准二维钙钛矿材料结构与其激子俄歇复合速率间的关系,并实现了高性能高稳定的准二维钙钛矿发光二极管。


4. 针对二维钙钛矿大面积薄膜洁净不均匀的情况,利用原位掠入射广角X射线散射(GIWASX)技术系统研究了结晶动力过程。在此基础上,通过中间相工程,调控其结晶路径,实现了大面积准二维钙钛矿薄膜的可控制备,为后续高性能二维手性光电器件的制备奠定了基础。


5. 研究了准二维钙钛矿材料结构与其能带结构间的构效关系,通过分子设计,调控准二维钙钛矿层间的耦合强度,获得了具有准单一能级准二维钙钛矿大面积薄膜,为后续高性能光电器件提供了理论基础。


6. 系统研究了非铅钙钛矿体系材料结构对性能的调控作用,并实现了高性能的辐射探测器件。


7. 针对手性钙钛矿离子迁移率严重的问题,提出利用构筑超分子卤键抑制离子迁移。通过分子设计,在截面处引入超分子卤键,获得了高性能高稳定的钙钛矿太阳电池器件。


8. 系统研究了n型半导体SnO2的能带调控方法,发展了Li离子的可控掺杂方法,通过调控Li的掺杂量,实现了对其导带、价带位置和费米能级的调控,为高性能手性光电器件的制备提供了材料基础。




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https://kd.nsfc.cn/finalDetails?id=bc27d1303471e1d9cd5f234bf4f9b81f

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