2020 roadmap on solid-state batteries Mauro Pasta, David Armstrong, Zachary L. Brown, Junfu Bu, Martin R Castell, Peiyu Chen, Alan Cocks, Serena A Corr, Edmund J Cussen, Ed Darnbrough Abstract Li-ion batteries have revolutionized the portable electronics industry and empowered the electric vehicle (EV) revolution. Unfortunately, traditional Li-ion chemistry is approaching its physicochemical limit. The...
本篇研究来自电子科技大学中山学院张小宾博士带领的课题组，文章主要研究了GaNP/GaNAsP/Si三结太阳电池的理论效率及其结构特征参数。基于不同的模型去分析中电池带隙对于三结电池的效率影响，同时分析中电池与顶电池的最佳设计厚度。 文章介绍 Theoretical study on potential performance of lattice-matched monolithic GaNP/GaNAsP/Si triple-junction solar cell Xiaobin Zhang(张小宾), Kaiwen Lin(林凯文), Hui Xie(谢辉) and Yuehui Wang(王悦辉) 通讯作者： 张小宾 电子科技大学中山学院 理论方法： 基于多结电池的串联电路特点，并根据子电池的二极管理想光照I-V特性给出三结电池的电压电流关系。同时根据单结子电池的扩散方程及边界条件给出其光生电流，结合反向饱和电流可根据三结电池的J-V关系求出最佳输出功率。最后基于标准光照AM1.5G光谱求出转换效率。在GaNP/GaNAsP/Si三结太阳电池中，基于不同的少子寿命和复合速率模型，改变中电池的带隙，同时改变中顶基本的基区厚度，计算三结电池的理论转换效率。 取得成果及重要性： 理论计算表明，当中顶电池的背表面复合速率为100 cm·s-1、基区少子寿命为10 ns时，GaNP/GaNAsP/Si三结太阳电池的最大理论效率为41.53%，对应的最佳中电池带隙为1.473 eV，顶电池和中电池的最佳基区厚度分别为1.2 μm和2.0 μm. 研究结果对于硅基III-V族化合物多结电池的理论分析及前期实验探索有着重要的参考价值。 研究背景： 传统的GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池效率较高，但同时制造成本也远高于晶硅电池。为了降低多结电池的成本，可以考虑采用晶硅衬底来生长III-V族化合物。制备多结电池时为了降低材料缺陷密度一般需要采用与衬底晶格相匹配的材料，在采用稀氮掺入的III-V族化合物中，带隙为1.95eV的GaNP和带隙在1.4到1.7之间的GaNAsP材料与晶硅衬底晶格匹配。因此，基于硅衬底的GaNP/GaNAsP/Si三结太阳电池可以整体上保持晶格匹配降低缺陷密度，同时可保持较好的带隙组合，在提升三电池效率同时还可以降低成本。 作者介绍 张小宾，讲师、博士。2010年7月毕业于中国科学院半导体研究所，获材料物理与化学专业博士学位。长期从事GaAs、GaN等化合物半导体材料与器件研究，在太阳电池、微波射频领域有着丰富的科研经验。主持中山市创新创业项目一项，作为项目主要参与人承担国家重点科技研发计划1项和中山市科技计划项目2项。从事科研工作至今，获得授权发明专利7项，发表论文10余篇，其中SCI收录4篇。 专业及研究方向：材料物理与化学，化合物半导体材料与器件研究。
本篇研究来自中国科学院深圳先进技术研究院李光元副研究员带领的研究团队，探讨了金纳米半球阵列中的表面晶格共振，发现金纳米半球阵列在可见光波段的表面晶格共振具有异常高的Q值，高达794，比常用的金纳米柱阵列高1个数量级，比单个金纳米结构支持的局域等离激元共振高2个数量级。 文章介绍 Exceptionally narrow plasmonic surface lattice resonances in gold nanohemisphere array Xiuhua Yang, Lei Xiong, Yuanfu Lu and Guangyuan Li 通讯作者： 李光元，中国科学院深圳先进技术研究院 鲁远甫，中国科学院深圳先进技术研究院 我们对二维金纳米半球阵列形成的SLR进行了系统的研究，深入讨论了空间入射光的偏振和角度、纳米半球的直径、阵列结构的周期等参数对SLR性能的影响，并与常用的金纳米圆柱形阵列结构进行了对比研究。研究结果表明： TM偏振的空间光在10°入射时，金纳米半球阵列在可见光波段715 nm处激励出的面外SLR具有高达794的Q值，为相同条件下金纳米圆柱阵列Q值的10倍； 根据文献，高Q值的面外SLR要求金纳米圆柱的高度不得低于100 nm，而我们发现金纳米半球可以使这一高度要求降至60 nm，从而方便了纳米加工； 为了使面外SLR的Q值最大，需要调控入射光角度或几何参数，以使RA波长略微偏移单个金纳米颗粒的米氏散射截面峰位、并处于其右侧位置。 这一超高Q值有望增强光与有源材料或传感材料之间的相互作用，极大提高光学效率或传感灵敏度。此外，关于高Q值SLR的获得方法有望在其他结构中得到应用。 图1 (a)金纳米圆柱阵列和(b)金纳米半球阵列在TM偏振空间光10°斜入射下的零阶反射谱和透射谱。 图2 (a)-(c)金纳米圆柱阵列和(d)-(f)金纳米半球阵列在SLR共振时的近场电场分布。由图可见，金纳米半球阵列的面外电场分量权重更大，因此具有更低的辐射损耗。 图3 (a)-(c)金纳米圆柱阵列和(d)-(f)金纳米半球阵列在图1中的两个宽反射峰（左、右两列）和1个窄反射谷（中间列）的能流分布。由图(b)(e)可见，与水流类似，沿着表面传播的光能流被金纳米半球的扰动更小，损耗更低，因此具有更高的Q值。 图4 反射谱（上）、单个纳米半球散射截面谱与RA波长（中）和Q值与半高全宽FWHM（下）随着入射角度（左）、阵列周期（中）和半球直径（右）的变化关系。由图可见，当RA波长稍微偏离单个纳米半球散射截面谱、且位于其峰位右侧时，金纳米半球阵列所激励的SLR的线宽最窄、Q值最高。 研究背景： 表面晶格共振（SLR）是由金属纳米结构基元所支持的局域等离激元共振（LSPR）和空间点阵所支持的瑞利异常（RA）衍射发生Fano耦合形成的一种新型光场。它具有在大范围内被极大增强的近场光场、寿命长、线宽窄、Q值高（可见光波段共振时一般为100，通讯波段共振时一般为300）、可调波长范围宽等独特优点，因而在纳米激光、非线性光学、高灵敏度光传感、窄带探测和新型超构材料等领域有着重要的应用价值。在许多应用中，高Q值一直是研究人员的追求目标。 文献中的SLR主要基于金属纳米圆柱阵列结构，对其他形状的纳米结构讨论较少。这是因为，研究发现不同形状纳米结构的LSPR具有类似的线宽，因而降低了人们探讨纳米结构形状对SLR影响的积极性。 作者介绍 李光元，中国科学院深圳先进技术研究院副研究员、博士生导师，深圳市海外高层次人才，2020年入选美国光学学会高级会员（OSA Senior Member）。长期从事等离激元新型结构和功能器件研究，在权威刊物发表SCI收录论文45篇。获2012年北京大学优秀博士后称号。主持完成国家自然科学基金青年项目，中国博士后基金面上项目和特别资助项目。
本篇研究来自中国科学院合肥物质科学研究院强磁场中心陈峰研究员和中国科学技术大学吴文彬教授带领的课题组，文章主要介绍了： 成功制备出全透明铌酸钾钠(KNN）基无铅铁电薄膜异质结； 透明 KNN基无铅铁电薄膜异质结具有良好的铁电性、高居里点（>420 ℃）和最高达80%的光学透过率。 文章介绍 Fabrication of the transparent ferroelectric heterostructures based on KNN-based lead-free films Liqiang Xu(徐立强), Feng Chen(陈峰), Feng Jin(金锋), Lili Qu(屈莉莉), Kexuan Zhang(张可璇), Zixun Zhang(张子璕), Guanyin Gao(高关胤), Ke Wang(王珂) and Wenbin Wu(吴文彬) 通讯作者： 陈峰（中国科学院合肥物质科学研究院强磁场中心） 吴文彬（中国科学技术大学） 1. 研究内容和实验方法： 使用脉冲激光沉积系统(PLD)在La0.07Ba0.93SnO3-Buffered SrTiO3(001)衬底上制备高透明的KNN基无铅铁电薄膜异质结。我们对其透光特性、电性能以及温度稳定性进行表征，以探索其在透明光学器件上的应用前景。样品制备原理如图1所示，脉冲激光通过聚光透镜打在目标靶材上，致其表面会瞬间离子化，形成高温高能的等离子体羽辉，之后，等离子体羽辉会在高温衬底表面外延生长。这个过程中，实验参数的控制尤为重要，如温度和氧压。 图 1 PLD系统的工作原理示意图 2. 研究成果及意义 2.1 结构和透光特性表征 X射线衍射、摇摆曲线以及倒易空间图(RSM)显示出实验KNNLT-CZ-M薄膜异质结晶体质量优异。透光率的表征发现 KNNLT-CZ-M基薄膜具有优异的透光特性，最大透射率可达~ 80％，这为其在透明器件的应用奠定了基础。 ...
本篇研究来自宁波大学竺立强教授带领的课题组，文章主要研究结果： 利用电解质膜中的全局离子调控行为实现对突触异源机制的模仿，实现了对兴奋性和抑制性突触塑性行为的动态调控。 采用多栅结构设计，现实了对树突神经元行为的模仿，结合异源调控机制，实现了兴奋性整合和抑制性整合行为的模仿。 从概念上展示了器件的ASCII码编译功能，说明了器件在人机界面应用方面的潜力。 文章介绍 Global Modulatory Heterosynaptic Mechanisms in Bio-polymer Electrolyte Gated Oxide Neuron Transistors Ting Yu Long, Li Qiang Zhu, Zheng Yu Ren, Yan Bo Guo 通讯作者： 竺立强，宁波大学 图1 壳聚糖-淀粉复合电解质调控氧化物神经元晶体管制备工艺 图2 氧化物神经元晶体管树突整合行为及异源突触机制 图3 氧化物神经元晶体管的ASCII码编译 本文采用壳聚糖-淀粉复合电解质作为栅介质，研制具有多栅结构的氧化物神经元晶体管，电解质具有极强的双电层调控行为。将栅极作为突触前端，沟道作为突触后端，在栅极上施加正或负电压脉冲刺激，可以实现对突触权重增强或减弱行为的模仿。器件呈现了经验依赖突触响应特性，在不同初始刺激条件下，器件在相同刺激时，具有不同的突触响应行为，呈现了增强性或抑制性响应特性。异源突触机制是一类重要的突触响应行为，通过调控端的调控作用，突触连接强度将得到有效调控，其在稳定突触权重或突触竞争方面扮演了重要作用。将氧化物神经元晶体管中的一个栅极作为调控端，其它栅极作为突触前端，可以实现对树突神经元行为的模仿，同时可以实现对异源突触塑性行为的模仿。通过调控端的调控作用，在相同的正电压脉冲刺激下，器件具有不同的后突触电流响应行为，呈现了兴奋性或抑制性响应特性。将两个正电压脉冲刺激作用于两个突触前端，器件呈现了兴奋性整合行为，而通过调控端的调控作用，器件实现了从兴奋性整合行为到抑制性整合行为的转变。该神经元晶体管还呈现了二进制ASCII码编译行为，可以对电流信息进行编译，比如可以实现对“NBU+NIMTE”或“2019”信息的编译。结果表明，这一仿生神经元晶体管在类脑神经形态系统中有着极强的应用潜力。 研究背景： 近年来，随着人工智能技术(AI)的发展，神经形态器件的研究受到了人们的广泛关注，基于新型功能材料的设计和新原理器件的开发，人们提出了各种类型的神经形态器件。目前，有关神经形态器件的研究，正在成为人工智能技术研究的一个重要分支。突触作为人脑认知行为的基本单元，是神经元间发生联系的关键部位，是构建人工神经网络的重要出发点，因此有关神经元信息处理的模仿又是神经形态器件研究的重要内容。离子/电子耦合器件具有独特的离子驰豫行为、类生物离子驰豫效应和较低的器件操作电压等特点，因此，这类器件可以用于模仿生物突触功能进而构建仿生神经网络，为实现基于硬件的AI提供了新的思路，相关研究也受到了学术界的关注。 作者介绍 竺立强，宁波大学物理科学与技术学院教授，入选中科院青年创新促进会会员、浙江省杰出青年基金、浙江省151人才、浙江省高校领军人才、宁波市领军拔尖人才。主要从事功能材料界面物理及类脑神经形态器件方面的研究工作。在Nature Communications, Progress in Materials Science, Advanced Materials, Advanced Functional Materials, ACS Applied...
本篇研究来自上海科技大学宁志军博士带领的课题组，主要介绍了旋涂法制备二维锡钙钛矿纳米片，以及基于这种纳米片结构实现较高效率的纯红色的电致发光器件。 文章介绍 Two-dimensional tin perovskite nanoplate for pure red light-emitting diodes Yuan Liao（廖园）, Yuequn Shang（尚跃群）, Qi Wei（王浩）, Hao Wang（魏旗） and Zhijun Ning（宁志军 ） 通讯作者：宁志军 上海科技大学 器件发光光谱以及色域坐标图 二维薄膜晶体的纳米结构图 为解决钙钛矿材料中重金属元素Pb的环境问题，上海科技大学宁志军课题组采用Sn元素代替Pb元素，制备纯二维钙钛矿薄膜晶体PEA2SnI4。通过调节前驱体组成和反溶剂，对钙钛矿晶体生长的动力学过程进行调控，制备了基于二维结构的纳米片薄膜，晶粒尺寸由5μm最多减小至150nm左右，较小的晶粒尺寸限制了载流子扩散范围，有利于提高载流子复合发光几率；同时较小的尺寸有利于提高载流子的注入效率，促进载流子在活性层中的复合。研究人员在钙钛矿前驱液中加入强还原剂盐酸苯肼抑制Sn2+的氧化，减少晶体中的缺陷，进一步提高光致发光量子产率到接近10%。 基于上述的二维锡钙钛矿薄膜，研究人员制备了电致发光器件，发光光谱的发光峰为630nm，半峰宽为29nm，色域坐标(0.69, 0.31)，非常接近纯红色发光色域坐标（0.708，0.292），电致发光器件发光亮度达到355Cd/m2，外量子效率超过0.5%，在纯红色发光区域是钙钛矿电致发光器件中较高的值。相对于体相结构，纳米片结构大幅提高了器件的量子效率和发光强度，这为二维材料高效光电器件的构筑提供了新的思路。 该文章最近发表在由瑞典林雪平大学高峰教授，日本冲绳科学技术大学的戚亚冰教授和香港理工大学严峰教授在Journal of Physical D: Applied Physics杂志组织的钙钛矿专刊上。 研究背景 钙钛矿由于其发光量子效率高，发光峰窄和易制备等优点在发光显示领域吸引了学界广泛的关注。基于铅钙钛矿材料的发光二极管（LED）器件外量子效率已超过20%，尽管如此，钙钛矿材料LED的发展仍然受到诸多因素的限制，如LED器件的颜色纯度和环境友好性问题。红光钙钛矿LED器件多采用混合卤素体系，颜色纯度低，光谱稳定性差。国际照明协会规定发光器件红色坐标应位于630nm（0.708，0.292）处，已报道的钙钛矿红光LED仅能实现650nm左右的红光发射。 目的：制备环境友好的钙钛矿LED器件，同时在可见光波段实现纯度较高的红光发射。 作者介绍 宁志军 助理教授、研究员 上海科技大学 2009年毕业于华东理工大学化学与分子工程学院，获得应用化学系博士学位，导师田禾院士，2009年至2011年在瑞典皇家工学院理论化学系进行博士后研究，导师Hans Ågren教授和Ying Fu教授，2011年至2014年在多伦多大学电子工程系从事博士后研究，导师Edward H. Sargent教授，2014年12月加入上海科技大学物质科学与技术学院，任助理教授。2015年入选中组部“青年千人计划”，2016年起主持国家重点研发计划青年科学家项目。课题组致力于溶液法组装光电材料和器件的研究。研究领域包括材料设计合成到器件应用，通过化学、材料、物理手段相结合来促进光电转换材料化学这一新兴交叉学科的发展。主要研究内容： 1)光电材料的设计和合成，侧重于有机无机杂化材料如胶体纳米晶和钙钛矿材料； 2)光电材料的界表面化学研究以及纳米结构精确构筑； 3)太阳能电池、光探测器以及发光二极管等光电器件的结构设计和制备。
本篇研究来自上海科技大学翟晓芳研究员和中国科学技术大学陆亚林教授带领的课题组，主要研究目的是通过构造含Sr缺陷的铁电超晶格，来实现其室温铁电性的增强。 文章介绍 The enhanced ferroelectricity in Sr1-δTiO3/BaTiO3 superlattices with Sr deficiency Zhicheng Wang（王志成）, Hui Cao（曹慧）, Qixin Liu（刘其鑫）, Zhangzhang Cui（崔璋璋）, Hui Xu（徐珲）, Hua Zhou（周华）, Xiaofang Zhai（翟晓芳） and Yalin Lu（陆亚林） 通讯作者： 翟晓芳，上海科技大学，物质科学与技术学院 陆亚林，中国科学技术大学, 微尺度物质科学国家研究中心 图1. (Sr1-δTiO3)n/(BaTiO3)8超晶格的氧八面体旋转角度比γ/α和铁电极化Pr的关联 课题组利用脉冲激光沉积系统制备了一系列(Sr1-δTiO3)n/(BaTiO3)8超晶格，其中铁电Sr1-δTiO3层数n为4，6，8，10，Sr1-δTiO3中的Sr缺陷浓度通过RBS测试确定为5%左右。通过电滞回线测试，发现在Sr1-δTiO3层数为6层时，超晶格的室温铁电性是最强的，并且剩余极化强度比BaTiO3高70%左右，变温介电常数测试结果表明6/8超晶格的铁电居里温度比BaTiO3高了40 K。XRD测试结果显示超晶格面内晶格常数在Sr1-δTiO3层数n大于等于6层时基本保持不变，说明应力并不是导致超晶格铁电增强的关键因素。同步辐射测试结果表明n=6的超晶格中不存在A位离子（Sr或Ba）位移，而另外三个超晶格中则存在A位离子位移，并且实验结果拟合得到了氧八面体面内和面外旋转角α 和 γ值以及两者的比值，发现n=6的超晶格有着最大的γ和最小的α，更重要的是四个超晶格样品的γ/α值随Sr1-δTiO3层数n的变化趋势和剩余极化值的变化趋势是近乎一致的，这一现象说明了超晶格铁电性和氧八面体旋转状态存在强烈的耦合关系。因此，该结果说明利用含Sr缺陷的Sr1-δTiO3制备的Sr1-δTiO3/BaTiO3超晶格在特定周期（6/8）结构中，可以非常强的铁电性，不仅超过含大量缺陷的Sr1-δTiO3，也超过了BaTiO3，为缺陷铁电体Sr1-δTiO3的室温应用提供了一种可行的思路。 研究背景 钛酸锶(SrTiO3)是一种非常重要的钙钛矿材料，拥有着丰富的物理性质，在氧化物器件领域得到广泛的应用。纯的SrTiO3在室温没有铁电性，近几年人们发现Sr缺陷是实现Sr1-δTiO3室温铁电的关键，然而由此得到的室温铁电极化非常弱, 且只有厚度在若干nm之内才具有铁电性。因此，室温Sr1-δTiO3铁电性的应用存在很大瓶颈。 超晶格中成分不连续和界面耦合可以改变氧八面体旋转模式以及电学边界条件，从而对铁电性进行有效调控。在之前的铁电超晶格研究中，SrTiO3仅仅被用做衬底或者一种顺电的介电层，对于含Sr缺陷的铁电Sr1-δTiO3, 缺陷附近的原子位置发生了变化，其超晶格的铁电性也会有显著不同。本研究目的是通过构造含Sr缺陷的铁电超晶格，来实现其室温铁电性的增强。 作者介绍 翟晓芳，上海科技大学物质学院常任教授/研究员、课题组长。主要从事钙钛矿氧化物薄膜的结构和性能研究，研究手段为脉冲激光分子束外延生长和多种同步辐射表征。 陆亚林，中国科学技术大学杰出讲席教授，国家首批特聘专家，中国科学技术大学校长特别助理，先进光子科学技术安徽省实验室主任。主要从事氧化物量子功能材料、先进太赫兹光子技术、能源材料方面的研究。
任何电动汽车的发展都必须与清洁能源网的发展相符，从而减缓气候变化和空气污染带来的危害。这个重要发现来自美国加州劳伦斯伯克利国家实验室和加州斯坦福大学研究人员的一项新研究。 这项研究发表在IOP出版社旗下期刊Environmental Research Letters（ERL）上，文章研究了美国最有利于交通运输的汽车燃料技术，以及脱碳（气候）与减轻空气污染（健康）之间的利益权衡。 文章合著者之一，来自斯坦福大学的Inès M.L. Azevedo教授说：“在美国，交通运输所产生的二氧化碳排放的比例最大，同时还对健康和环境产生巨大的影响。温室气体和大气污染物以不同的方式影响不同的地区。温室气体在全球范围内扩散，在大气中能够停留数十年甚至数百年之久，并在全球范围内产生不同的影响，但这种影响并不取决于排放物的来源。大气污染物的寿命则要短得多，它们的影响取决于排放发生的地点。” 这项研究评估了温室气体排放以及美国私家车与公交客车产生的大气污染物排放对生命周期的货币化损害。它研究了由四种不同燃料驱动的汽车——汽油、柴油、天然气和电网电——与三种汽车技术相结合：内燃机汽车（ICEV）、混合动力汽车（HEV）和电池电动汽车（BEV）。 研究使用边际损害方法来估算温室气体（CO2、CH4、N2O）对相关气候变化造成的货币化损害，以及大气污染物（SO2、NOx、CO、PM2.5和VOCs）对环境和健康造成的货币化损害。 文章合著者之一，来自劳伦斯伯克利国家实验室的Fan Tong博士说：“我们发现汽车电气化有很大的潜力帮助减少气候变化和空气污染带来的危害。与美国西海岸和新英格兰地区的传统汽油车辆相比，在2014年车辆电气化已经减少了气候变化带来的危害。” “然而在一些地方，电动汽车却比传统的汽油或柴油汽车带来更严重的空气污染。这种情况主要发生在煤炭盛行的地区，例如美国的中西部和东南部地区。” “在美国，即使是较多使用清洁能源的地区（如西海岸和新英格兰地区），电动汽车也只能减少部分的空气污染。我们的研究结果强调了持续清洁和脱碳电网的重要性，例如增加可再生能源技术与核能，以及提高车辆效率。一个几乎为零排放的清洁电网不仅有利于电力部门和建筑等传统电力消耗的行业，而且在未来对可持续的交通运输也会变得越来越重要。” Fan Tong博士是劳伦斯伯克利实验室项目的科学家，大部分工作是在他加入实验室之前进行的。 期刊介绍 Environmental Research Letters 2019年影响因子：6.096 Environmental Research Letters（ERL，《环境研究快报》）以金色开放获取模式出版，作者可选择将原始数据作为补充资料与文章一起发表。所有研究人员可以免费获取这些研究成果。ERL汇聚了关注环境变化及其应对的研究团体和政策制定团体的意见，涵盖了环境科学的所有方面，出版研究快报、综述文章、观点和社论。ERL顺应了环境科学的跨学科发表的趋势，反映了该领域相关的方法、工具和评估战略得到了来自不同领域的广泛贡献。
本篇研究来自湖北大学的李金华教授、屈钧娥副教授和王海人教授带领的课题组，本文对改进后的逆温结晶法合成的高质量毫米级单晶CH3NH3PbBr3和CH3NH3PbI3以及对应的钙钛矿基平面光电探测器进行了系统的研究。 文章介绍 Planar Vis-NIR photodetectors based on organic-inorganic hybrid perovskite single crystal bulks Juan Xin (辛娟), Qiang Wang（王强）, Jinhua Li*（李金华）, Kegang Wang（汪克刚）, Wenqiu Deng（邓文秋）, Junjun Jin（金俊君）, Ming Peng（彭明）, Mingqing Fang（方明清）, June Qu*（屈钧娥）, Hairen Wang*（王海人） 通讯作者： 李金华 湖北大学 屈钧娥 湖北大学 王海人 湖北大学 图1 (a) CH3NH3PbBr3和(b) CH3NH3PbI3单晶的X射线衍射谱。插图:两个单晶的光学照片。(c) CH3NH3PbBr3(黑线)和CH3NH3PbI3(红线)单晶的吸收光谱。(d) CH3NH3PbBr3光电探测器结构示意图。 图2 (a) CH3NH3PbBr3和 (b) CH3NH3PbI3光电探测器分别在520 nm和895 nm波长光照下的响应率。CH3NH3PbBr3和CH3NH3PbI3光电探测器在 (c)...
本篇研究来自北京大学深圳研究生院的孟鸿教授、缪景生博士和贺耀武博士带领的课题组，主要讨论在不同离子液体甲基胺乙酸盐（MAAc）的添加量下，对钙钛矿薄膜的性能变化与优化机理进行了较为深入的研究。 文章介绍 Ionic-liquid induced enhanced performance of perovskite light-emitting diodes Jinqiao Cai（蔡金桥）、Muhammad Umair Ali、Ming Liu（刘铭）、Jiajun Zhao（赵佳钧）、Jingsheng Miao（缪景生）、Yonghong Deng（邓永红）、Shihe Yang（杨世和）、Chaoyi Yan（闫朝一）、Guichuan Xing（邢贵川）、Yaowu He(贺耀武)、Hong Meng(孟鸿) 通讯作者： 缪景生 北京大学深圳研究生院 贺耀武 北京大学深圳研究生院 孟鸿 北京大学深圳研究生院 图1 添加不同体积分数的MAAC所制备的薄膜表面形貌和物相变化 图2 添加不同体积分数的MAAC所制备的器件性能 本文主要讨论在不同离子液体甲基胺乙酸盐（MAAc）的添加量下，对钙钛矿薄膜的性能变化与优化机理进行了较为深入的研究。作者使用XRD及原子力显微镜表征了薄膜的物相组成、表面形貌与晶粒大小及分布；使用紫外吸收光谱、光致发光光谱以及瞬态吸收光谱表征薄膜的光学性能。表征结果证明，添加一定量的MAAc后，薄膜表面的结晶性明显增强，表面粗糙度降低，添加不同MAAc后薄膜的表面形貌和物相组成如图1所示。从图1可知添加之后，薄膜的晶粒尺寸趋于减小，晶粒分布趋于均匀。提高的光致发光量子效率以及激子寿命说明了薄膜表面微观缺陷密度的降低。除了薄膜性能的提升以外，晶粒尺寸的减小还会导致PL发射峰的蓝移以及激子结合能的升高，后者的提升将导致薄膜辐射跃迁速率的上升。 经过优化，作者确定在已有的前驱体体系中（FAPbBr3:BABr），当离子液体MAAc添加的体积分数为10%时，所制备的薄膜具有最佳性能，添加不同体积分数后所制备的器件性能如图2所示，相应LED器件的外量子效率大于1%，电流效率达到4.85cd/A。实验结果表明，这种优化方式具有显著的效果与良好的产业化前景。 研究背景 有机无机杂化钙钛矿由于其可调带隙、高载流子迁移率、低成本等优良性能，使之成为制备发光二极管（LED）发光层的热门材料。有机无机杂化钙钛矿前驱体的成膜性较差，表现为高密度的表面针孔、不完全的薄膜覆盖性以及钙钛矿晶粒的不均匀分布，这些因素限制着钙钛矿发光器件性能的提升。近年来研究者们采用众多策略以得到均匀致密的薄膜，如前驱体中加入钝化剂、旋涂中滴加反溶剂以及多种表面钝化工艺。但这些策略会使制备钙钛矿薄膜的工艺复杂性上升，进而提高成本。 在本篇文章中，为了既优化钙钛矿薄膜的成膜性又不至于产生较为复杂的工艺流程。作者采用了溶剂工程的方法，将离子液体MAAc与钝化剂BABr同时加入钙钛矿前驱体中，然后经旋涂和退火两步制备出了均匀细密的钙钛矿薄膜。优化前后器件性能的对比证实了这种策略能有效地提高钙钛矿LED的器件性能。 作者介绍 缪景生，博士，北京大学深圳研究生院助理研究员，研究方向为有机半导体材料与功能器件。2015年在华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室获得博士学位，师从吴宏滨教授。同年进入北京大学深圳研究生院孟鸿教授课题组从事有机无机杂化钙钛矿光伏和发光器件的相关研究。
Flexible and Printed Electronics（FPE）期刊是一本专门出版印刷电子、塑料电子、柔性电子及可拉伸可延展电子技术方面前沿研究论文的多学科期刊。主要发表与电子材料、制造技术、组件或系统相关的具有高影响力的研究。 在2020年9月30日之前向FPE期刊投稿，就有机会赢得一台Kobo Forma电子阅读器。 参赛须知 准备好您的文章，并通过链接https://mc04.forttlecentral.com/fpe-iop进行投稿。 投稿时，请在论文投稿信中标明活动代码：FPECOMP2020 完成以上步骤之后，您将进入抽奖环节，有机会赢取Kobo Forma电子阅读器 获奖名单将于2020年10月1日公布！ 点此此处可了解更多期刊信息并投稿。 FPE期刊出版人——Tom Miller 关于Tom Tom Miller是FPE的出版人，在IOP出版社已经拥有超过15年的出版工作经验。他在材料、应用物理和印刷电子方面拥有丰富的知识，在出版STM期刊方面游刃有余。Tom不仅为期刊带来了宝贵的专业知识，他还具备了丰富的创作力、对细节的关注以及出色的沟通技巧，对于期刊出版有着极高的热情。 作为Flexible and Printed Electronics的出版人，你最喜欢哪部分工作？ 能够与我们优秀并富有激情的编委会合作，这些编委会成员来自领域内的顶尖专家。同时还能与从事相关领域研究的优秀学者合作。 你为什么要鼓励作者向Flexible and Printed Electronics投稿？ 除了提供快速、公平并全面的同行评审服务之外，期刊的内容范围涵盖了整个柔性印刷电子领域。这为领域内的研究者提供了一个包含最新的、高质量的以及最相关的研究的单一平台。 你觉得工作中最令人兴奋的部分是什么？ 与我们的作者及审稿人一起工作，并帮助他们的研究获得更高的可见度。
本期特刊主要是为表彰学术圈新一代的顶尖学者。我们邀请了在职业研究早期就备受认可的科研人员参与投稿，并由Journal of Micromechanics and Microengineering （JMM）期刊编委会亲自背书。 这些原创文章的内容将涵盖JMM期刊的各个领域，包括MEMS/NEMS、传感器、微/纳米流体学、片上实验室、生物医学系统和设备以及柔性/可穿戴电子产品。 投稿方式 您可以登入mc04.manuscriptcentral.com/jmm-iop或点击页面右侧的“投稿”按钮，在文章类型中选择“特刊文章”，然后点选“JMM Emerging Leaders”。 投稿截止日期为2020年8月31日。 作者介绍 Yong-Lae Park Yong-Lae Park是韩国首尔国立大学机械工程系副教授。Park教授于2010年获得美国斯坦福大学机械工程博士学位。他是2019年IEEE国际软体机器人会议最佳论文奖（IEEE International Conference on Soft Robotics Best Paper Award）、2014年日本大川基金会研究资助奖（Okawa Foundation Research Grant Award）、2013年IEEE传感器杂志最佳论文奖（IEEE Sensors Journal Best Paper Award）和2012年美国宇航局技术简报奖（NASA Tech Brief Award）的获奖者。 杨洋 杨洋于2010年获得中国科学院物理研究所凝聚态物理博士学位。他自2016年起担任中国科学院物理研究所凝聚态物理副主任工程师职位。 Cheng Wang Cheng Wang博士是密苏里科技大学力学与航空航天工程系助理教授。他的研究项目由多个联邦和州府机构资助，包括美国国家科学基金会（NSF）。王博士曾担任NSF和空间科学促进中心（CASIS）的资助小组成员和审稿人。 期刊介绍 Journal of Micromechanics and Microengineering 2019年影响因子：1.739Journal of Micromechanics and Microengineering（JMM，《微型机械与微型工程学报》）是该领域的领军期刊，涵盖了微型机电结构、设备和系统，以及微观力学与微机电的各个方面。JMM专注于制造和集成技术方面的原创性研究，推广新的制造技术及设备。该期刊的研究范围包括微型工程和纳米工程学，涉及物理、化学、电子和生物等领域，也发表关于硅和非硅材料的制造和集成方面的最新研究。
