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第十八届全国晶体生长与材料学术会议暨第一届全国晶体生长暑期学校

作者：吕洋洋李啸陈延彬姚淑华周健陈延峰南京大学现代工程与应用科学学院固体微结构物理国家重点实验室江苏南京210093 南京大学物理学院系固体微结构物理国家重点实验室江苏南京210093

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大失配、强极化第三代半导体材料体系生长动力学和载流子调控规律

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发光学报 2016年第11期37卷 1305-1309页

作者：王新强黎大兵刘斌孙钱张进成北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室北京100871 发光学及应用国家重点实验室中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 南京大学电子科学与工程学院江苏省光电信息功能材料重点实验室江苏南京210093 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米器件与应用重点实验室江苏苏州215123 西安电子科技大学微电子学院宽带隙半导体技术国防重点学科实验室陕西西安710071

高质量氮化镓(Ga N)材料是发展第三代半导体光电子与微电子器件的根基。大失配、强极化和非平衡态生长是Ga N基材料及其量子结构的固有特点,对其生长动力学和载流子调控规律的研究具有重要的科学意义与实用价值,受到各国科学界与产业界... 详细信息

高质量氮化镓(Ga N)材料是发展第三代半导体光电子与微电子器件的根基。大失配、强极化和非平衡态生长是Ga N基材料及其量子结构的固有特点,对其生长动力学和载流子调控规律的研究具有重要的科学意义与实用价值,受到各国科学界与产业界广泛高度重视。本文对大失配、强极化氮化物半导体材料体系外延生长动力学和载流子调控规律进行了研究,旨在攻克蓝光发光效率限制瓶颈,突破高Al和高In氮化物材料制备难题,实现高发光效率量子阱和高迁移率异质结构,制备多波段、高效率发光器件和高频率、高耐压电子器件,实现颠覆性的技术创新和应用,带动电子材料产业转型升级。

关键词：氮化镓大失配强极化生长动力学载流子调控

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基于卤素交换工程实现稳定、高效的CH3NH3PbI3-xBrx钙钛矿太阳电池

基于卤素交换工程实现稳定、高效的CH3NH3PbI3-xBrx钙钛矿太阳电池

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第三届新型太阳能电池学术研讨会

作者：朱卫东于涛邹志刚南京大学环境材料与再生能源研究中心物理学院固体微结构物理国家重点实验室

金属有机钙钛矿薄膜是钙钛矿太阳电池的核心功能层,其物性对器件性能起着决定性作用。调控此功能层的微纳结构及组份是揭示钙钛矿太阳电池工作原理,进而设计实现高性能器件的有效途径。本工作基于CHNHBr异丙醇溶液辅助的卤素交换工程成... 详细信息

金属有机钙钛矿薄膜是钙钛矿太阳电池的核心功能层,其物性对器件性能起着决定性作用。调控此功能层的微纳结构及组份是揭示钙钛矿太阳电池工作原理,进而设计实现高性能器件的有效途径。本工作基于CHNHBr异丙醇溶液辅助的卤素交换工程成功实现了两步旋涂法制备的CHNHPbI薄膜的形貌结构和组份的同时调控,使其转变为高质量的CHNHPbIBr薄膜,并详细考察了薄膜的物性及其与器件性能和稳定性的相关性。研究发现,随着CHNHBr异丙醇溶液浓度的增加,CHNHPbIBr薄膜中的平均晶粒尺寸呈增加趋势。相应地,薄膜的光学带隙及光生载流子寿命也随之而增加。基于CHNHPbIBr薄膜的介孔钙钛矿太阳电池的光电转换性能具有大幅地改善。同时,实验发现在空气中暴露2周后的基于CHNHPbIBr薄膜的介孔钙钛矿太阳电池光电转换效率能够维持为原来的93%,呈现出相对优异的环境湿度稳定性。

关键词： CH3NH3PbI3 卤素交换钙钛矿太阳电池稳定性

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双钙钛矿陶瓷材料的力学谱研究

双钙钛矿陶瓷材料的力学谱研究

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第十届全国固体内耗与力学谱及其应用学术会议

作者：袁颖憨应学农朱劲松河海大学理学院南京大学固体微结构国家重点实验室物理学院

近年来,由于双钙钛矿氧化物在结构和电学性质上与高温超导紧密相关而引起了研究者们的兴趣,其中的一类氧化物RBaCuFeO(R=稀土元素和Y)中发现了多铁性,于是受到了更多关注。这类氧化物的共同特征是由CuFeO10双层结构组成,其中CuO5四棱锥... 详细信息

近年来,由于双钙钛矿氧化物在结构和电学性质上与高温超导紧密相关而引起了研究者们的兴趣,其中的一类氧化物RBaCuFeO(R=稀土元素和Y)中发现了多铁性,于是受到了更多关注。这类氧化物的共同特征是由CuFeO10双层结构组成,其中CuO5四棱锥和FeO5四棱锥拥有共同的O顶点。本文利用音频簧振动方法对双钙钛矿陶瓷材料YBaCuFeO和PrBaCuFeO的力学谱进行了研究。利用不同的合成方法,我们制备了两种不同间隙氧含量的YBaCuFeO样品。从100K至室温的低温力学谱测量显示,其在150K和200K附近分别存在内耗峰。其中,200K附近的内耗峰强度和间隙氧含量有关,这个内耗峰可以解释为间隙氧原子的冻结;而150K附近的内耗峰,则来源于应力诱导的Fe离子位的电子跳跃。对PrBaCuFeO样品,我们同样进行了低温力学谱测量,当测量频率为1200Hz时,在183K附近存在一个内耗峰,当测量频率上升至3000Hz时,内耗峰峰位移动至193K。在对样品进行氮气氛处理,减少其间隙氧原子含量后,这个峰被明显抑制。我们认为,此内耗峰可以归因于间隙氧原子的弛豫过程。

关键词：力学谱内耗陶瓷材料

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PbI2异质盖板辅助退火制备高品质CH3NH3PbI3薄膜

PbI2异质盖板辅助退火制备高品质CH3NH3PbI3薄膜

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第四届新型太阳能电池学术研讨会

作者：王杨润乾许亚于涛邹志刚南京大学环境材料与再生能源研究中心物理学院固体微结构物理国家重点实验室

对于CHNHPbI太阳电池,制备高品质（晶粒大、晶界少）的CHNHPbI薄膜对于提升组装的电池器件的效率是至关重要的。但是,目前制备CHNHPbI薄膜最常用的一步法很难实现上述目标,因而还需要进一步的优化。在本工作中,我们提出了PbI异质盖板辅... 详细信息

对于CHNHPbI太阳电池,制备高品质（晶粒大、晶界少）的CHNHPbI薄膜对于提升组装的电池器件的效率是至关重要的。但是,目前制备CHNHPbI薄膜最常用的一步法很难实现上述目标,因而还需要进一步的优化。在本工作中,我们提出了PbI异质盖板辅助退火的方法来制备高品质的CHNHPbI薄膜—即在CHNHPbI前驱薄膜退火时加盖一层PbI异质盖板。盖板辅助退火的方法之前被报道用于其他的功能材料比如多晶硅、氧化锌等,且所用盖板薄膜多为同质材料。而经过研究我们发现,异质的PbI盖板辅助退火对于CHNHPbI薄膜同样非常有效。对经过PbI异质盖板辅助退火之后得到的CHNHPbI薄膜进行X射线衍射和扫描电子显微镜表征发现,这些薄膜具有更大的晶粒和更好的晶粒取向性（110取向）。而对其进行时间分辨荧光光谱研究则进一步发现,光生载流子的产生和迁移的效率明显得到了提升。而正是这些改进使得最终组装的电池的最优效率和平均效率都获得了极大地提升。这说明我们提出的PbI异质盖板辅助退火的方法不仅是有效的,而且具有可重复性。而对于PbI异质盖板辅助退火有效的原因,我们认为主要是两个方面:其一,由于在退火之前CHNHPbI前驱薄膜中仍然残留DMF和DMSO溶剂分子,加盖PbI异质盖板之后这些溶剂分子不是简单的扩散到空气当中,而是被异质盖板吸收然后缓慢释放,相当于在界面处存在一个液相凝聚的过程,这样会大大降低成核密度,因而可以得到较大的晶粒。其二,异质盖板中的PbI分子会被DMF和DMSO溶解从而向下扩散进入CHNHPbI薄膜,从而形成一个类似的Oswald熟化过程,使得小晶粒被大晶粒吞并,使得后者进一步的长大。

关键词： PbI2异质盖板辅助退火 CH3NH3PbI3薄膜钙钛矿太阳电池

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溶剂熏蒸诱导修复的CH3NH3PbI3薄膜用于高性能钙钛矿太阳电池

溶剂熏蒸诱导修复的CH3NH3PbI3薄膜用于高性能钙钛矿太阳电池

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第二届新型太阳能电池学术研讨会

作者：朱卫东于涛邹志刚南京大学环境材料与再生能源研究中心物理学院固体微结构物理国家重点实验室

获得高质量的金属有机钙钛矿薄膜是实现高性能钙钛矿太阳电池制备的关键环节之一。本工作采用了一种简易的DMF蒸汽熏蒸方法,成功诱导实现了一步法制备的CHNHPbI薄膜的再结晶、自修复。通过优化熏蒸次数,使得树枝状的CHNHPbI薄膜自修复... 详细信息

获得高质量的金属有机钙钛矿薄膜是实现高性能钙钛矿太阳电池制备的关键环节之一。本工作采用了一种简易的DMF蒸汽熏蒸方法,成功诱导实现了一步法制备的CHNHPbI薄膜的再结晶、自修复。通过优化熏蒸次数,使得树枝状的CHNHPbI薄膜自修复为全覆盖、高质量的薄膜。基于修复的CHNHPbI薄膜的介孔钙钛矿太阳电池的光电转换性能具有大幅地改善。其平均光电转换效率为10.25±0.90%,最优值高达11.15%,并且具有相对较优的稳定性。同时,由于CHNHPbI薄膜质量的改善,优化的器件I-V测试中的滞后现象也得到了明显地弱化。我们将基于修复的CHNHPbI薄膜的钙钛矿太阳电池性能改善的主要归因于熏蒸处理增强了CHNHPbI薄膜的光吸收、减小了器件中的漏电流以及增加了器件界面处的电荷分离和传输效率。我们的工作证实了DMF蒸汽熏蒸处理能够修饰如CHNHPbI类有机金属钙钛矿薄膜的形貌结构和结晶性,提供了一种新颖而有效的制备高性能钙钛矿太阳电池的途径。

关键词： CH3NH3PbI3 溶剂蒸汽熏蒸再结晶钙钛矿太阳电池

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简易的喷涂辅助方法制备表面平整的CH3NH3PbI3薄膜并用于高性能介孔钙钛矿太阳电池

简易的喷涂辅助方法制备表面平整的CH3NH3PbI3薄膜并用于高性能介...

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第二届新型太阳能电池学术研讨会

作者：李发明于涛邹志刚南京大学环境材料与再生能源研究中心物理学院固体微结构物理国家重点实验室

在介孔钙钛矿太阳电池中,光吸收层CHNHPbI对多孔TiO的均一覆盖是电池性能影响的关键。目前,几种方法用来制备钙钛矿薄膜,例如一步旋涂、双源气相沉积、连续沉积等。在这几种方法中,连续沉积方法制备的钙钛矿薄膜具有较高的表面覆盖度和... 详细信息

在介孔钙钛矿太阳电池中,光吸收层CHNHPbI对多孔TiO的均一覆盖是电池性能影响的关键。目前,几种方法用来制备钙钛矿薄膜,例如一步旋涂、双源气相沉积、连续沉积等。在这几种方法中,连续沉积方法制备的钙钛矿薄膜具有较高的表面覆盖度和良好的结晶性,同时避免了对真空条件和环境湿度的严格要求。但是连续沉积制备的钙钛矿薄膜表面粗糙度较大,晶界之间不可避免的存在大量孔洞。在这个工作中我们改良了连续沉积方法中的第二步,用喷凃辅助替代浸泡的方法,结果显示喷涂辅助制备的钙钛矿薄膜对多孔TiO具有100%的表面覆盖,同时其表面粗糙度降低了5倍左右;此外,其晶界处孔洞完全消失。电池性能表征结果显示:浸泡方法制备的电池开路电压平均0.823±0.105 V,而喷凃辅助制备的电池其平均开路电压上升到0.940±0.008 V,这可能是CHNHPbI薄膜平整性增加和晶界孔洞的消失使得空穴传输层与介孔TiO的接触几率明显减小,从而减小了漏电几率。最终,喷凃辅助制备的电池最优光电转换效率达到13.7%,平均转换效率为12.3%±1.4%。

关键词：喷雾辅助 CH3NH3PbI3薄膜表面平整无孔洞钙钛矿太阳电池

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不同环境湿度下有机-无机铅卤钙钛矿材料的成核与结晶

不同环境湿度下有机-无机铅卤钙钛矿材料的成核与结晶

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第二届新型太阳能电池学术研讨会

作者：高皓于涛邹志刚南京大学环境材料与再生能源研究中心物理学院固体微结构物理国家重点实验室

钙钛矿薄膜质量是器件性能好坏的关键性因素之一。通常采用简单的一步溶液旋涂方法制备钙钛矿薄膜,即将前驱溶液旋涂在基底上,然后退火晶化形成薄膜。该方法简单易行,但最大的问题是制备出来的薄膜不够平整,易出现孔洞,导致电池整体性... 详细信息

钙钛矿薄膜质量是器件性能好坏的关键性因素之一。通常采用简单的一步溶液旋涂方法制备钙钛矿薄膜,即将前驱溶液旋涂在基底上,然后退火晶化形成薄膜。该方法简单易行,但最大的问题是制备出来的薄膜不够平整,易出现孔洞,导致电池整体性能下降。也有研究者利用气相法制备平整的钙钛矿薄膜,但制备过程复杂,同时增加生产成本,所以溶液法仍得到大多数研究者的关注。因此,理解溶液法中钙钛矿薄膜的结晶过程,进而提高薄膜质量是非常有必要的。钙钛矿薄膜结晶受很多因素影响,其中一个因素就是环境湿度,这是因为该材料中的有机基团有很强的吸水性。为了研究钙钛矿薄膜在不同湿度下结晶的性质,首先我们利用一步溶液旋涂法在四个湿度条件下制备了CHNHPbI和CHNHPbI-x Clx薄膜。实验现象表明随着环境湿度的增加,两种薄膜都呈现岛状结晶形貌,覆盖率明显下降,这导致光透过率增加,载流子寿命降低,基于这些薄膜的太阳电池效率也因此而下降。通过进一步观察薄膜形貌随退火时间变化的关系,我们分析了这些差异出现的原因,由于材料易吸水性引起的过饱和度变化在结晶过程中起着很关键的作用。在高湿度的环境下,较低的过饱和度会引起成核密度降低,钙钛矿薄膜更容易形成岛状形貌,没有成核的区域最终成为了薄膜中的孔洞。而在退火阶段,高湿度的环境会减缓薄膜的生长速率,有利于结晶性的提高和缺陷态密度的降低。结合两者的优势,我们发现在低湿度下旋涂然后在高湿度下退火的CHNHPbI-x Clx薄膜同时展现了较好的覆盖率和结晶性,相应的电池性能也有所提升。因此,快速的成核后适度的晶体生长速率可能更有利于生成高质量的钙钛矿薄膜。

关键词：甲胺铅碘环境湿度薄膜覆盖率成核密度晶体生长

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纳米基Bi2Fe4O9的磁性和增强的磁介电效应研究

纳米基Bi2Fe4O9的磁性和增强的磁介电效应研究

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中国物理学会2018年秋季学术会议

作者：沈辉杨典元吕笑梅梅方周敏徐星煜任显明黄凤珍朱劲松固体微结构国家重点实验室和物理学院南京大学南京 210093 固体微结构国家重点实验室和物理学院南京大学南京 210093 人工微结构科学与技术协同创新中心南京 210093

在单相多铁性材料中，磁电耦合是由于自旋-轨道耦合或者自旋-晶格耦合引起.然而，自旋晶格耦合在部分对称性较高的非多铁性材料中也存在，其会导致另外一种有趣的现象--磁介电效应.Bi2Fe4O9作为一种多功能材料广泛应用于气体传感器和光... 详细信息

在单相多铁性材料中，磁电耦合是由于自旋-轨道耦合或者自旋-晶格耦合引起.然而，自旋晶格耦合在部分对称性较高的非多铁性材料中也存在，其会导致另外一种有趣的现象--磁介电效应.Bi2Fe4O9作为一种多功能材料广泛应用于气体传感器和光催化，但是在磁电功能方面研究的并不多，对于材料中是否存在磁介电效应也存在争议.

关键词： Bi2Fe4O9 反铁磁有序自旋晶格耦合磁介电效应

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温度对iPP和TMB-5/iPP结晶行为的影响

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分子科学学报 2017年第1期33卷 10-14页

作者：汤哲罗宝晶李宏飞孙昭艳黄以能伊犁师范学院物理科学与技术学院新疆凝聚态相变与微结构实验室新疆伊宁835000 中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室吉林长春130022 天津大学材料科学与工程学院天津300072 南京大学物理学院固体微结构国家重点实验室江苏南京210093

通过DSC和同步辐射WAXS技术测定了结晶温度对iPP和TMB-5/iPP结晶行为的影响.结果表明,随等温结晶温度升高,iPP总结晶度变化不大,但是β晶型含量降低的同时α晶型含量增加.TMB-5是一种具有温度依赖的选择性成核剂,当等温结晶温度高于140... 详细信息

通过DSC和同步辐射WAXS技术测定了结晶温度对iPP和TMB-5/iPP结晶行为的影响.结果表明,随等温结晶温度升高,iPP总结晶度变化不大,但是β晶型含量降低的同时α晶型含量增加.TMB-5是一种具有温度依赖的选择性成核剂,当等温结晶温度高于140℃时,含TMB-5成核剂的iPP的β晶型的含量急剧降低.本文进一步探讨了TMB-5对iPP结晶行为影响的机理.

关键词：等规聚丙烯 β成核剂结晶温度

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