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匡致遠(yuǎn)，南京工業(yè)大學(xué)柔性電子（未來技術(shù)）學(xué)院王建浦教授課題組在讀博士，主要研究領(lǐng)域?yàn)榘l(fā)光材料的光物理研究，基于第一性原理的材料激發(fā)態(tài)構(gòu)型研究以及薄膜器件的制備及器件物理研究，以第一作者/共同第一作者在Nature，Angewandte Chemie International Edition，National Science Review，The Journal of Physical Chemistry Letters發(fā)表論文四篇，在Nature Photonics，Advanced Materials等國(guó)際著名期刊上參與發(fā)表論文十五篇。
鈣鈦礦材料是一類材料結(jié)構(gòu)為ABX3型的半導(dǎo)體材料，其A位可以是Cs+或者有機(jī)銨陽離子，B位一般是Pb或Sn，X位為鹵素，通過改變A位有機(jī)陽離子的大小，材料可以實(shí)現(xiàn)從電子結(jié)構(gòu)的三維向低維度轉(zhuǎn)變。由于鈣鈦礦材料優(yōu)異的光電性能，近些年也在多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)被廣泛研究。目前，基于鈣鈦礦材料的光伏器件已經(jīng)接近商用。然而，之于鈣鈦礦LED，雖然其PLQY（Photoluminescence Quantum Yield，發(fā)光量子產(chǎn)率）可以達(dá)到一個(gè)相當(dāng)高的水平，但是其器件效率和穩(wěn)定性仍然差強(qiáng)人意，離實(shí)際商業(yè)仍有相當(dāng)一段路程。更廣義的，當(dāng)替換A位和B位為其他大尺寸基團(tuán)或元素時(shí)，還可以形成更為豐富的材料體系，由于對(duì)稱性的破壞或者晶格剛性的減弱，其一般會(huì)具有自陷態(tài)（STE）發(fā)射性質(zhì)，這類STE材料的的光學(xué)性質(zhì)與傳統(tǒng)鈣鈦礦材料相比迥異，并且其在外場(chǎng)作用下光物理性質(zhì)極為豐富，對(duì)這種類鈣鈦礦材料進(jìn)行系統(tǒng)性的研究將會(huì)十分有趣。

彈幕答疑 實(shí)時(shí)互動(dòng)

Q：鈣鈦礦電池的大面積制備工藝存在哪些挑戰(zhàn)？退火后裂紋發(fā)白的問題如何解決？

A：目前市面上和科學(xué)研究在制備大面積鈣鈦礦電池的主要挑戰(zhàn)是當(dāng)面積放大時(shí)，薄膜均勻性會(huì)受影響，制備工藝和薄膜質(zhì)量很難保證，同時(shí)器件上也更容易遇到壞點(diǎn)問題。相對(duì)小面積器件而言大面積器件在單個(gè)器件面積內(nèi)遇到壞點(diǎn)的概率更高，而器件內(nèi)部存在壞點(diǎn)會(huì)嚴(yán)重降低器件性能和壽命。薄膜在退火后出現(xiàn)裂紋和發(fā)白很難挽回，需要對(duì)材料退火前的制備條件及環(huán)境氛圍進(jìn)行調(diào)控，做好準(zhǔn)備工作再退火可以有效避免裂紋或發(fā)白的問題出現(xiàn)。

Q：鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化的痛點(diǎn)在哪里？鈣鈦礦缺陷增加和什么有關(guān)？

A：目前市面上遇到的最大問題在于鈣鈦礦太陽能電池壽命始終處于一個(gè)較低水平并在短期難以提升，目前科研界及產(chǎn)業(yè)界都正在尋求一些高效的解決辦法，目前尚未得出一致結(jié)論。缺陷增加通常認(rèn)為與表面鹵素空位和薄膜結(jié)晶質(zhì)量有關(guān)，薄膜在結(jié)晶過程中，氛圍調(diào)控失衡會(huì)出現(xiàn)缺陷明顯增加。

Q：暗態(tài)為什么會(huì)處于紅邊？動(dòng)量禁阻和自旋禁阻得暗態(tài)怎么鑒別？

A：暗態(tài)處于紅邊主要是因?yàn)槭覝叵虏牧习l(fā)光一般表現(xiàn)為亮態(tài)發(fā)射，這是由于環(huán)境熱使得低能級(jí)的暗態(tài)向亮態(tài)轉(zhuǎn)變。自旋禁阻暗態(tài)形成的主要原因是交換相互作用。對(duì)這類自旋禁阻的暗態(tài)而言，一般兩個(gè)電子是自選反平行的，對(duì)于兩個(gè)自旋平行的電子，其在空間上距離更遠(yuǎn)，故能量更低，從而表現(xiàn)出暗態(tài)處于紅邊的現(xiàn)象。動(dòng)量禁阻與電子自旋無關(guān)，但自旋禁阻在磁場(chǎng)下會(huì)有明顯變化，通常可以使用磁場(chǎng)測(cè)試鑒別動(dòng)量禁阻和自旋禁阻。

匡博士表示，團(tuán)隊(duì)致力于鈣鈦礦材料與光電子器件的全領(lǐng)域研究，未來將繼續(xù)探索制備高效鈣鈦礦LED器件的新方式，利用在材料表面形成亞微米結(jié)構(gòu)形貌增加出光效率、調(diào)整添加劑作用延緩結(jié)晶提高晶體質(zhì)量或雙添加劑調(diào)控等手段獲得高出光效率、高晶體質(zhì)量和額外高激子束縛能的β相。室溫下的長(zhǎng)壽命源于較低的Franck-Condon因子，團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)深入探究低維STE材料的光物理特性，同時(shí)關(guān)注其他發(fā)光性質(zhì)奇特的低維金屬鹵化物材料，在已有的基礎(chǔ)上尋求更多科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

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晶萃光學(xué)JCOPTIX自2023年底啟動(dòng)了“追光計(jì)劃”系列活動(dòng)，旨在打造一個(gè)促進(jìn)學(xué)術(shù)與技術(shù)交流、推動(dòng)學(xué)科建設(shè)、培養(yǎng)光電領(lǐng)域人才的優(yōu)質(zhì)平臺(tái)，致力于構(gòu)建無界限、多元化的互動(dòng)生態(tài)，渴望讓參與者們?cè)凇白饭庵菂R”找到專屬自己的光芒。該計(jì)劃還包含了追光者講壇、論文激勵(lì)方案等一系列活動(dòng)，鼓勵(lì)光電行業(yè)從業(yè)的伙伴在光電領(lǐng)域不懈探索與創(chuàng)新。
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