Understanding and Controlling Amine-Hybrid Perovskite Vapor-Solid Reaction at Nanoscale

理解和控制纳米级胺杂化钙钛矿气固反应

基本信息

  • 批准号:
    1917462
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 29.25万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-07-01 至 2024-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Breakthroughs in low-cost photovoltaics and lighting technologies can transform global energy systems and reduce environmental impact of human activities. Hybrid halide perovskites have emerged as an important class of optoelectronic materials for a diverse range of applications, including solar energy harvesting and solid-state lighting. The objective of this proposal is to test the hypothesis that the reaction between an amine and a hybrid halide perovskite has a threshold amine pressure, below which the reaction can be used to reliably synthesize a nanoscale shell around the perovskite, improving its environmental stability and interfacial electrical properties.The proposed research project aims to develop fundamental understanding of reactions between amine vapors and hybrid perovskite substrates. A custom-built glove box vacuum reactor with in situ infrared spectroscopy, quartz crystal microbalance, and mass spectrometry will be used to enable detailed studies of the chemical reaction mechanisms and identify the threshold pressure in a set of important amine-perovskite reactions. The effects of amine size, proton affinity, chemical composition and processing temperature on the threshold pressure will be studied. Operating conditions will be identified that allow precise control of the extent of reaction for reliable growth of nanometer-scale structures. The project will be used to train a PhD student on state-of-the-art experimental methods in the field of surface science and nanoscale materials synthesis and characterization. Proposed activities aimed at integrating research and education include curriculum development to incorporate surface science concepts into undergraduate and graduate courses and research opportunities for undergraduate students. Outreach activities to K-12 students are planned to promote awareness of the fields of surface science, nanotechnology and environmental sustainability, and to encourage students to pursue STEM careers.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
低成本光伏和照明技术的突破可以改变全球能源系统并减少人类活动对环境的影响。混合卤化物钙钛矿已成为一类重要的光电材料,具有多种应用,包括太阳能收集和固态照明。该提案的目的是测试胺与杂化卤化物钙钛矿之间的反应具有阈值胺压力的假设,低于该阈值胺压力时,该反应可用于在钙钛矿周围可靠地合成纳米级壳,从而提高其环境稳定性和界面稳定性。电性能。拟议的研究项目旨在加深对胺蒸气和杂化钙钛矿基板之间反应的基本了解。定制的手套箱真空反应器配备原位红外光谱、石英晶体微天平和质谱仪,将用于详细研究化学反应机制,并确定一系列重要的胺-钙钛矿反应中的阈值压力。将研究胺尺寸、质子亲和力、化学成分和加工温度对阈值压力的影响。将确定允许精确控制反应程度以实现纳米级结构可靠生长的操作条件。该项目将用于培训一名博士生,了解表面科学和纳米材料合成和表征领域最先进的实验方法。旨在整合研究和教育的拟议活动包括课程开发,将表面科学概念纳入本科生和研究生课程以及本科生的研究机会。计划向 K-12 学生开展外展活动,以提高对表面科学、纳米技术和环境可持续性领域的认识,并鼓励学生从事 STEM 职业。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准。

项目成果

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