频谱也很明显。很明显,2D层正在3D表面进行快速转换,并在光辐射下失去了其特征。从相似的光照射条件下记录的吸收光谱进一步证实了这一方面(图1D)。在图1E中记录的差异吸收光谱中,可以更好地看到吸收中的这些变化。我们还分别用可见光照射了2D和MAPBI 3膜。在相似的辐照时间下,吸收峰没有重大变化(图S4)。在图1 C和D中光辐射过程中的发射和吸收变化表明,沉积在3D钙钛矿上的2D膜在可见的照射下是不稳定的,并且经历了转化。这进一步表明我们创建的2D/3D接口最初会随着持续的照射而消失。我们将2D钙钛矿层的这种不稳定的行为归因于较大阳离子(pea +)从(PEA)2 PBI 4的扩散到散装MAPBI 3中,从而在3D相中导致同质化。
铅卤化物钙钛矿表现出一系列对光电应用尤其是光伏应用具有吸引力的性质。这些性质包括易于制造钙钛矿薄膜,该薄膜具有极长的载流子寿命和陡峭的吸收起始点,导致吸收系数 > 10 4 cm − 1 ,仅比带隙高出几个 meV。[1] 在铅卤化物钙钛矿家族中,最佳光电性能出现在约 1.5 至 1.8 eV 的带隙范围内,这对于用作串联或三结太阳能电池中的高带隙吸收剂来说是一个非常有用的范围。[2] 在这个带隙范围内,钙钛矿只有 III − V 半导体可以与之竞争,[3] 但其优势是制造成本明显较低。虽然有许多直接半导体具有良好的吸收率和适合光伏应用的带隙 [4],但很少有半导体像铅卤化物钙钛矿一样具有如此低的非辐射复合损失和如此高的发光量子效率。 [5–7] 这不仅可以在单晶中实现,而且也可以在多晶薄膜中实现。 [8] 这些多晶材料性能良好的一个具体原因是铅卤化物钙钛矿的反键价带会导致浅的本征缺陷 [9],并使铅卤化物钙钛矿家族获得了“缺陷容忍半导体”的称号。 [10,11] 目前该技术有两个主要缺点阻碍其商业化:[12] 一是材料的长期稳定性,二是使用有毒元素铅,但铅对于理解优越的光电特性至关重要 [11] 因此很难替代。目前有各种策略可以替代铅、减少铅或将其安全地包含在薄膜内。[13] 在提高稳定性方面,业界越来越重要的一种主要方法是用无机元素(如铯)取代迄今为止通常使用的有机阳离子甲铵或甲脒。[14] 这里的关键挑战是如图 1a 所示的钙钛矿结构(ABX 3 )必须包含适当大小的 A 位阳离子,以稳定钙钛矿结构核心的 BX 6 八聚体。鉴于 Pb 和 I 或(在较小程度上)Br 的尺寸相对较大,A 位阳离子必须足够大。
摘要:铅卤化物钙钛矿材料和光学谐振器之间的强耦合使这些新兴半导体的光物理特性既可以控制,又可以观察基本物理现象。然而,实现光学定义明确的激子跃迁的光学质量钙钛矿量子点(PQD)膜的困难阻止了这些材料中强光耦合的研究,这是光电领域的核心。在本文中,我们证明了在金属谐振器中多腔激素极化子的室温下形成,它们嵌入了高度透明的邻苯二颗元素量子点(CSPBBR 3 -QD)固体,这通过对系统的吸收和发射特性的重新配置来揭示。我们的结果表明,在CSPBBR 3 -QD光腔中,似乎不存在或补偿Biexciton相互作用或大型极性形成(通常被调用以解释PQD的特性)的影响。我们观察到,强耦合可以显着降低光发射线宽度,以及光吸收的超快调制,可通过激发通量来控制。我们发现,北极星与深色态储层的相互作用在确定杂交光量子点固体系统的发射动力和瞬时吸收特性方面起着决定性的作用。我们的结果应作为将来对PQD固体作为极化材料进行研究的基础。关键字:量子点固体,钙钛矿,强烈的激子 - 光子耦合,偏振子,光学微腔
17 Tailoring the spontaneous emission of nanocube perovskites 475 Hamid Pashaei-Adl, Setatira Gorji, and Guillermo Mun˜oz Matutano 17.1 Introduction 475 17.2 Perovskite nanocrystals: Synthesis, size and shape control, quantum confinement 476 17.3 Spontaneous emission by single perovskite nanocrystals 482 17.4工程自发发射速率:带有纤维腔模式和双曲线超材料的purcell效应487 17.5 perovskite SuperCrystals中相干自发发射494 17.6摘要497参考497
摘要:由于效率的快速提高,卤化物钙钛矿材料在光伏区域引起了全球关注,从2009年的不到4%到2023年的26.1%,只有纳米杠杆光活性层。同时,这位Nova星在许多其他领域(例如发光,传感器等)都发现了应用。本综述始于物理和化学的基础知识,其卤化物钙钛矿材料的出色性能用于光伏/发光以及准备它们的方法。然后,它描述了太阳能电池和发光设备的基本原理。总结了包括纳米技术的策略,以改善这两个领域的卤化物钙钛矿材料的性能和应用:从结构 - 财产关系到设备中的每个组件如何影响整体性能。此外,这篇评论列出了卤化物钙钛矿材料未来应用的挑战。
与许多候选光感应材料相比,INSB在III-V家族的胶体量子点(CQD)半导体中有望进入更广泛的红外波长。但是,实现必要的尺寸,尺寸差异和光学特性一直具有挑战性。在这里研究了与INSB CQD相关的合成挑战,发现不受控制的锑前体的减少会阻碍CQD的受控生长。为了克服这一点,开发了一种将非流传性前体与锌卤化物添加剂相结合的合成策略。实验和计算研究表明,锌卤化物添加剂减速了锑前体的还原,从而促进了更均匀尺寸的CQD的生长。还发现,卤化物的选择提供了对这种效果强度的额外控制。所得的CQD在光谱范围为1.26–0.98 eV的光谱范围内表现出良好的激发型转变,以及强发光。通过实施结合后配体交换,可以实现胶体稳定的墨水,从而实现了能够制造高质量CQD纤维的胶水。在1200 nm处提出了INSB CQD光电遗传学的第一个演示,在1200 nm处达到75%的外部量子效率(QE),这是最高的短波红外线(SWIR)QE在重型无金属质红外CQD基于CQD基于CQD的基于CQD的设备中所报道的。
该通道是通过电容耦合和在栅极电极上施加适当的偏压来实现的。然而,在传统 FET 架构中,卤化物钙钛矿在室温和低频(尤其是直流操作)下的电流调制具有挑战性,这主要是由于钙钛矿层的混合离子-电子特性。[2] 溶液处理的 FET 通常以累积模式工作,而传统的 Si 基晶体管则以反转模式工作,其中耗尽层将导电通道与半导体块体隔离。为了实现电流的栅极调制和累积模式下的大开关电流比,需要具有低离子浓度的钙钛矿层。在高离子浓度下,如图 1a 所示,无法形成累积通道,因为栅极场被移动离子屏蔽,如图 1b 所示。只有当栅极偏压足够大以至于离子无法完全屏蔽栅极场时,才能观察到场效应电流。因此,形成一个积累层,如图 1c 所示。溶液处理的钙钛矿中可移动离子的浓度估计为 10 25 m − 3 的数量级,[3,4] 导致表面电荷密度为几个 μ C cm − 2,例如甲基铵卤化铅的表面离子密度为 5 μ C cm − 2。[3] 当使用厚度为 200 nm 的典型 SiO 2 栅极电介质(相对介电常数,k = 3.9)时,如此大的密度需要施加大于 300 V 的栅极电压才能感应积累通道,但这是不切实际的,因为它会导致电介质击穿。因此,钙钛矿 FET 中的电流调制主要在低温下实现,此时离子电导率显著降低,或者在高频下使用脉冲模式操作,此时离子无法响应电场的快速变化。[5] 低温或高频操作严重限制了钙钛矿 FET 的实际应用。为了解决这些问题,人们尝试了材料改性,例如合成单晶微板、[6] 准二维纳米片 [7] 或多组分钙钛矿 [8,9]。然而,这些方法可能会损害高通量制造、可重复性或高效电荷传输。因此,减轻或补偿离子迁移率对于实现实用的钙钛矿基 FET 至关重要。在这里,我们建议使用能够诱导大表面电荷密度的介电材料,例如
摘要:铅卤化物钙钛矿材料和光学谐振器之间的强耦合使这些新兴半导体的光物理特性既可以控制,又可以观察基本物理现象。然而,实现光学定义明确的激子跃迁的光学质量钙钛矿量子点(PQD)膜的困难阻止了这些材料中强光耦合的研究,这是光电领域的核心。在本文中,我们证明了在金属谐振器中多腔激素极化子的室温下形成,它们嵌入了高度透明的邻苯二颗元素量子点(CSPBBR 3 -QD)固体,这通过对系统的吸收和发射特性的重新配置来揭示。我们的结果表明,在CSPBBR 3 -QD光腔中,似乎不存在或补偿Biexciton相互作用或大型极性形成(通常被调用以解释PQD的特性)的影响。我们观察到,强耦合可以显着降低光发射线宽度,以及光吸收的超快调制,可通过激发通量来控制。我们发现,北极星与深色态储层的相互作用在确定杂交光量子点固体系统的发射动力和瞬时吸收特性方面起着决定性的作用。我们的结果应作为将来对PQD固体作为极化材料进行研究的基础。关键字:量子点固体,钙钛矿,强烈的激子 - 光子耦合,偏振子,光学微腔
摘要:最近兴起的卤化物基固体电解质(SE)具有良好的离子电导率、宽的电化学稳定性窗口以及与高压氧化物正极的良好兼容性,是高性能全固态电池(ASSB)的理想候选材料。与卤化物 SE 中的结晶相相比,非晶态组分很少被理解,但在锂离子传导中起着重要作用。本文揭示了通过机械化学方法制备的卤化物基 SE 中非晶态组分的存在很常见。发现快速的锂离子迁移与非晶态比例的局部化学有关。以 Zr 基卤化物 SE 为例,可以通过掺入 O 来调节非晶化过程,从而形成角共享的 Zr-O/Cl 多面体。这种结构配置已通过 X 射线吸收光谱、对分布函数分析和逆蒙特卡罗建模得到证实。独特的结构显着降低了锂离子传输的能垒。结果显示,非晶态 Li 3 ZrCl 4 O 1.5 在 25 ° C 时可实现 (1.35 ± 0.07) × 10 − 3 S cm − 1 的增强离子电导率。除了提高离子电导率外,通过掺入 O 对 Zr 基卤化物 SE 进行非晶化还可获得良好的机械变形能力和良好的电化学性能。这些发现为合理设计高性能 ASSB 所需的卤化物 SE 提供了深刻见解。