一维有机无机杂化钙钛矿纳米线中的晶界调控及其载流子输运特性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51702219
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0207.无机非金属半导体与信息功能材料
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Due to the inhomogeneous morphology and random orientation of polycrystals, the transport of charge carriers in hybrid organic-inorganic perovskite polycrystalline film has very complicated path. Till now, the influence of grain boundary on the photo-induced carrier transport is still not well understood. Compared with three-dimensional (3D) structures, one-dimensional (1D) perovskite nanowires are ideal structures to be used in investigating the photo-induced charge transport. Benefiting from the controllability of synthetic methods, as well as the confinement of the charge transport into a 1D nanostructure, the effect of grain boundaries on the photo-induced carrier transport could be amplified. In this project, we proposed a combined solution process and vapour phase conversion method to prepare 1D perovskite nanowires with controlled density of grain boundaries. Meanwhile, the physical mechanism of photo-induced carrier generation, separation and transfer in perovskite nanowires from microscale insights will be unravelled in-situ based on the morphological and structural characterization, as well as spatially resolved optical characterization techniques including scattering-type scanning near-field optical microscope (s-NSOM), confocal photoluminescence/photocurrent mapping techniques. We are aiming to discover the influence of the grain boundaries formed by microcrystals with different orientations on the transport of photo-induced carriers. The success of this project will be beneficial for fabricating high quality perovskite films with optimized grain boundaries and developing higher performance perovskite-based solar cells.
由于有机无机杂化钙钛矿薄膜中晶体形貌不规则,取向较随机,其中载流子输运路径非常复杂,现阶段关于晶界在微观尺度上对钙钛矿光生载流子输运特性的影响机制仍未得到充分解答。相对于三维体相薄膜,一维钙钛矿纳米线是研究其中光生载流子输运特性的理想载体。这是因为一方面可以通过化学方法调控并制备出结构形貌可控的钙钛矿纳米线;另一方面将钙钛矿中光生载流子的输运束缚在一维方向上,减少了多晶界的散射效应,放大了特定晶界对载流子输运的影响。基于此,本项目提出通过湿化学结合气相沉积两步法制备晶界密度可控的钙钛矿纳米线,利用高分辨形貌与结构表征,结合高空间分辨的近场光学显微镜、共聚焦荧光/光电流空间成像等光学表征,从微观尺度原位构建出钙钛矿纳米线中光生载流子产生、分离及输运过程的清晰物理图像,揭示多种晶界形态对钙钛矿载流子输运特性的影响机制。本研究成果将对在钙钛矿成膜过程中优化晶界以构筑高性能太阳能电池具有指导意义。

结项摘要

本项目提出开展钙钛矿纳米结构设计、制备及其载流子输运特性的系统研究。利用近场光学显微镜、荧光/光电流空间成像等高空间分辨率的光学表征技术以及瞬态吸收光谱、荧光寿命光谱等时间分辨的光学表征技术,从微纳尺度上原位构建出钙钛矿材料中光生载流子产生、分离及输运过程的清晰物理图像,揭示出多种晶体形态对钙钛矿材料及其器件结构中载流子输运特性的影响机制。.项目严格按照任务书中规定的研究内容,就项目所涉及的研究任务进行了系统研究。截至目前,项目进展按照任务书中计划执行,研究进度与预期相符。具体而言:.1. 开发新方法制备低维钙钛矿纳米结构,这种钙钛矿纳米结构具有较高的晶体质量以及清晰的表界面结构,可调的晶界密度等,适用于高分辨的光学表征。.2. 采用表面修饰和异质结保护等方法,大幅提高钙钛矿纳米结构的稳定性能。.3. 提出了利用具有高空间分辨率和时间分辨光学表征技术协同揭示钙钛矿中载流子产生、分离、迁移及复合过程的物理图像,从微尺度上阐明了钙钛矿材料及其异质结构中光生载流子的分布与传输规律。.4. 以上述研究基础为指导,构建出系列基于低维钙钛矿结构的高性能光电子器件,包括低电压驱动的宽波段、高响应度光探测器件;具有超快脉冲输出的光纤锁模激光器;高亮度、高外量子效率的LED器件;以及亚波长尺度光场调控的平面透镜等,为下一代微型化、集成化的信息系统集成提供理论和技术的支撑。

项目成果

期刊论文数量(29)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Structure optimization of perovskite quantum dot light-emitting diodes
钙钛矿量子点发光二极管的结构优化
  • DOI:
    10.1039/c8nr09864f
  • 发表时间:
    2019-03-21
  • 期刊:
    NANOSCALE
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Khan, Qasim;Subramanian, Alagesan;Zhang, Yupeng
  • 通讯作者:
    Zhang, Yupeng
Facile Synthesis of 2D Tin Selenide for Near- and Mid-Infrared Ultrafast Photonics Applications
轻松合成用于近红外和中红外超快光子学应用的二维硒化锡
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Advanced Optical Materials
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Wang Zhenhong;Li Feng;Guo Jia;Ma Chunyang;Song Yufeng;He Zhenwu;Liu Jun;Zhang Yupeng;Li Delong;Zhang Han
  • 通讯作者:
    Zhang Han
Band Structure Engineering in 2D Materials for Optoelectronic Applications
光电应用二维材料的能带结构工程
  • DOI:
    10.1002/admt.201800072
  • 发表时间:
    2018-11-01
  • 期刊:
    ADVANCED MATERIALS TECHNOLOGIES
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Bao, Xiaozhi;Ou, Qingdong;Zhang, Han
  • 通讯作者:
    Zhang, Han
Ultrasensitive detection of microRNA using a bismuthene-enabled fluorescence quenching biosensor
使用 Bismuthene 荧光猝灭生物传感器对 microRNA 进行超灵敏检测
  • DOI:
    10.1039/d0cc01004a
  • 发表时间:
    2020-06-28
  • 期刊:
    CHEMICAL COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Xue, Tianyu;Bongu, Sudhakara Reddy;Cui, Xiaoqiang
  • 通讯作者:
    Cui, Xiaoqiang
Flexible photodetectors based on reticulated SWNT/perovskite quantum dot heterostructures with ultrahigh durability
基于网状单壁碳纳米管/钙钛矿量子点异质结构的柔性光电探测器,具有超高耐用性
  • DOI:
    10.1039/c8nr08026g
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Nanoscale
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Zheng Jialu;Luo Chengzhi;Shabbir Babar;Wang Chujie;Mao Wenxin;Zhang Yupeng;Huang Yamin;Dong Yemin;Jasleniak Jacek J;Pan Chunxu;Bao Qiaoliang
  • 通讯作者:
    Bao Qiaoliang

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  • 作者:
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其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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