分子铁电半导体及其光伏应用

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21703033
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0505.复合与杂化材料化学
  • 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

Ferroelectric materials have become one of the most host research topics in photovoltaic field since they can produce an open-circuit voltage much larger than the band gap due to the anomalous photovoltaic effect. The molecular ferroelectric semiconductors have excellent ferroelectric and semiconducting properties. Additionally, they have some advance in low energy consume, low pollution, easy synthesis, and outstanding solution processability compared with inorganic ferroelectrics. These advantages make them a kind of very promising photovoltaic materials and have vast space for development in photovoltaic field. This project plans to synthesize molecular ferroelectric semiconductors based on organic-inorganic metal halides by using metal halides with semiconducting properties and organic ammonium salts as building blocks. Systematic characterizations including variable-temperature dielectric spectrum, variable-temperature structural analyses, polarization electricfield hysterisis loop, ultraviolet-visible spectrum, and conductivity will be performed to investigate their ferroelectric and semiconducting properties, in order to obtain molecular ferroelectric semiconductors with large spontaneous polarization, narrow band gap, and good conductivity. Then, we will prepare various photovoltaic devices based on these molecular ferroelectric semiconductor thin films and study the devices performance. The applications of molecular ferroelectric semiconductors in photovoltaic filed will provide a new idea for the development of photovoltaic filed and play a positive role in promoting the practical applications of molecular ferroelectrics.
铁电材料因其独特的反常光生伏打效应,能够产生远大于带隙的开路电压,成为光伏领域的研究热点。分子铁电半导体具有优越的铁电性质和半导体性质,与无机铁电材料相比还具有低能耗、更环保、易合成、易溶液加工等优点,是一类非常有前途的光伏材料,在光伏领域应用中具有广阔的发展空间和诱人的前景。本项目拟采用具有半导体性质的金属卤化物和有机铵盐作为构筑单元合成基于有机-无机杂化金属卤化物的分子铁电半导体。通过系统的表征包括变温介电谱、变温单晶结构、电滞回线、紫外可见光谱、电导率等研究其铁电性质和半导体性质,以获得自发极化较大、带隙较窄、导电性较好的分子铁电半导体。制备基于这些分子铁电半导体薄膜的各种光伏器件并研究器件性能。将分子铁电半导体作为光伏材料应用到光伏领域中,为光伏领域的发展提供了新思路,也为分子铁电体的实际应用起到积极的推动作用。

结项摘要

兼具铁电性和半导体特性的铁电半导体是一类重要的多功能材料。目前铁电半导体的研究主要集中在BiFeO3等无机铁电体,而具有柔性、轻量、易加工等优点的分子铁电体绝大多数是绝缘体,不具有半导体特性。本项目按项目任务书中内容计划实施,围绕分子铁电半导体研究,取得的重要研究成果包括:1、基于有机-无机杂化材料,合成了系列具有半导体特性等性质的分子相变化合物,为设计分子铁电半导体提供了思路;2、利用卤素取代分子修饰作用设计合成了带隙为2.82 eV的有机-无机杂化铅碘钙钛矿铁电半导体,并构筑了带隙低至1.95 eV、居里温度高达365 K的无铅有机-无机杂化铋碘分子铁电半导体,对新型分子铁电半导体的开发与研究具有重要的指导意义;3、将分子铁电半导体应用到了钙钛矿太阳能电池中,有效提高了器件性能,得到了较高的光电转换效率21.78%,为分子铁电半导体的光伏应用探索开辟了道路;4、此外,除了分子铁电半导体,也设计合成了单一手性分子铁电体和具有光致发光性质的反钙钛矿分子铁电体,将推动更多功能性分子铁电体的持续开发。在该项目的资助下,项目负责人以一作或通讯作者身份共计发表SCI论文24篇,其中影响因子大于3.0的文章22篇,包括J. Am. Chem. Soc. 3篇、Angew. Chem. Int. Ed. 1篇、Chem. Commun. 2篇、J. Mater. Chem. C 1篇、Dalton Trans. 4篇、Inorg. Chem. 2篇等。项目负责人入选了教育部“长江学者”青年学者奖励计划和第四届中国科协青年人才托举工程。

项目成果

期刊论文数量(23)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Homochiral Nickel Nitrite ABX3 (X = NO2-) Perovskite Ferroelectrics
同手性亚硝酸镍 ABX(3) (X = NO2-) 钙钛矿铁电体
  • DOI:
    10.1021/jacs.0c02580
  • 发表时间:
    2020-04-15
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Deng, Bin-Bin;Xu, Chu-Chu;Liao, Wei-Qiang
  • 通讯作者:
    Liao, Wei-Qiang
A Semiconducting Organic-Inorganic Hybrid Perovskite-type Non-ferroelectric Piezoelectric with Excellent Piezoelectricity
具有优异压电性能的半导体有机-无机杂化钙钛矿型非铁电压电体
  • DOI:
    10.1002/asia.201801921
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chemistry-An Asian Journal
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Zhang Yao-Zu;Sun Dong-Sheng;Gao Ji-Xing;Hua Xiu-Ni;Chen Xiao-Gang;Mei Guang-Quan;Liao Wei-Qiang
  • 通讯作者:
    Liao Wei-Qiang
Three-dimensional organic-inorganic hybrid sodium halide perovskite: C(4)H(12)N(2)·NaI(3) and a hydrogen-bonded supramolecular three-dimensional network in 3C(4)H(12)N(2)·NaI(4)·3I·H(2)O.
三维有机-无机杂化卤化钠钙钛矿:C4H12N2中心点NaI3和3C(4)H(12)N(2)中心点NaI4中心点3I中心点H2O中的氢键超分子三维网络
  • DOI:
    10.1107/s2053229618006885
  • 发表时间:
    2018-06-01
  • 期刊:
    Acta crystallographica. Section C, Structural chemistry
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen XG;Gao JX;Hua XN;Liao WQ
  • 通讯作者:
    Liao WQ
A high temperature optic-electric duple switching organic ionic compound: 1,4,7-triazoniacyclononane tetrafluoroborate dichloride
一种高温光电双开关有机离子化合物:1,4,7-三氮环壬烷四氟硼酸二氯化物
  • DOI:
    10.1039/c9tc01661a
  • 发表时间:
    2019-05-14
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Gao, Ji-Xing;Hua, Xiu-Ni;Liao, Wei-Qiang
  • 通讯作者:
    Liao, Wei-Qiang
High-Temperature Ferroelastic Phase Transition in an Organic Inorganic Hybrid: [(CH3)3NCH2Br]2-ZnBr4
有机无机杂化物中的高温铁弹性相变:[(CH3)(3)NCH2Br](2)-ZnBr4
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.8b07853
  • 发表时间:
    2018-10-11
  • 期刊:
    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Gao, Ji-Xing;Hua, Xiu-Ni;Liao, Wei-Qiang
  • 通讯作者:
    Liao, Wei-Qiang

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其他文献

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廖伟强的其他基金

光致结构相变分子铁电体的设计合成与性能研究
  • 批准号:
    22175082
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    62 万元
  • 项目类别:
    面上项目
手性层状铅碘钙钛矿铁电体的精准合成与功能、应用探索
  • 批准号:
    91856114
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    75.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划

相似国自然基金

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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

        graph TD
          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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