刘生忠教授课题组在二维钙钛矿单晶探测器研究中取得新进展-应用表面与胶体化学教育部重点实验室

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刘生忠教授课题组在二维钙钛矿单晶探测器研究中取得新进展

发布人:  发布时间:2019-05-17  点击:[]

近日,我校材料科学与工程学院刘生忠教授团队在大尺寸二维钙钛矿单晶及单晶探测器研究方面取得新进展。相关结果发表在Cell姊妹刊Matter上,(Matter, 10.1016/j.matt.2019.04.002.)。刘生忠教授和徐卓博士为论文通讯作者。刘渝城,叶皓晨和张云霞为论文共同第一作者。我校为第一通讯单位。

二维(2D)层状有机-无机杂化钙钛矿具有优异的稳定性和光电性能,在很多应用上性能优于三维(3D)钙钛矿,尤其是在(001)平面上制备的光探测器具有最好的光探测性能。

具有挑战的是,在特定晶面的优异性能不仅无法从随机取向的微晶薄膜获得,甚至无法利用微晶薄膜进行研究提取。因此,生长具有取向的大尺寸高质量二维钙钛矿单晶成为深入研究各向异性的光电探测性能的必经之路。

近日,刘生忠教授课题组开发了一种利用溶液表面张力控制结晶的方法成功生长了36毫米大小的2D (PEA)2PbI4钙钛矿单晶。该单晶具有非常优异的光探测性能。根据密度泛函理论模拟计算,这种单晶具有各向异性的光电性能。详细地说,在(001)晶面上制备的光电探测器的响应率高达139.6 A W-1,外部量子效率为37719.6%,探测率为1.89×1015 cm Hz1/2 W-1以及具有快的响应速度 rise = 21μs,τdecay = 37μs)。相关结果近期在线发表在材料学旗舰期刊Matter上。


该研究工作得到中国国家重点研究与发展计划、中央高校基础研究基金、国家自然科学基金项目、111项目、长江学者创新团队等项目的资助。


近几年,我校刘生忠教授团队在大尺寸钙钛矿单晶研究领域取得了突破性进展,已经发表了多篇高质量研究论文:

1。 Liu, et al., Nat. Commun. 2018, 9, 5302. ()

2. Liu, et al., Adv. Mater. 2018, e1707314.

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3. Liu, et al., Mater. Today 2018. 10.1016/j.mattod.2018.04.002.

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4。 Liu, et al., Adv. Sci. 2018, 5, 1700471.

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5. Li, et al., CrystEngComm 2018.

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6。 Zhang, et al., J. Energy Chem. 2018, 27, 722.

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7. Zhang, et al., J. Mater. Chem. C. 2019, 7, 1584.

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8. Liu, et al., Sci China Chem 2017, 60, 1367.

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9. Li, et al., Nat. Commun. 2017, 8, 16086.

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10. Liu, et al., Adv Mater 2016, 28, 9204.

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11. Liu, et al., Adv。 Optical Mater。 2016, 4, 1829.

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12。 Zhang, et al。, J。 Mater。 Chem。 C 2016, 4, 9172.

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13. Liu, et al., Appl. Phys. Lett. 2016, 108, 181604.

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14. Liu, et al., Adv. Mater. 2015, 27, 5176.

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