物質學院陳剛課題組揭示鈣钛礦薄膜結晶動力學過程及晶體取向性演變

時間:2019-06-27浏覽:95設置

    近日,我校物質學院陳剛教授課題組在鈣钛礦薄膜的成膜機理研究方面再次取得重要進展。該研究應用同步輻射X射線掠入射衍射(GI-XRD)手段,原位實時地觀測了連續沈積法制備甲脒基鈣钛礦薄膜的成膜過程,揭示了不同添加劑離子對薄膜結晶動力學過程及晶粒取向性的影響。日前,該成果以“In Situ Observation of Crystallization Dynamics and Grain Orientation in Sequential Deposition of Metal Halide Perovskites”爲題,在知名學術期刊《Advanced Functional Materials》上在線發表。作爲一項顛覆性的新興光伏技術。近年來,鈣钛礦太陽能電池實現了長足發展,對已有的光伏技術提出了極大挑戰。鈣钛礦電池器件的性能主要由鈣钛礦薄膜的品質所決定,已有的研究通常使用試錯法優化薄膜品質,而較少關注鈣钛礦薄膜的成膜機制。

    針對這一系列重要問題,陳剛教授課題組應用同步輻射原位表征技術,首次揭示了連續沈積法制備鈣钛礦薄膜成膜的整個過程,並研究了成膜中的動力學過程及晶粒取向性演變。通過對原位實驗結果的進一步分析發現,鈣钛礦制備過程中引入的甲胺離子、氯離子及溴離子等對薄膜的品質有極大影響。課題組通過調節鈣钛礦制備參數,實現了對鈣钛礦太陽能電池器件性能的優化。《Advanced Functional Materials》審稿人也對該工作給予了高度評價,認爲鈣钛礦領域的進一步發展需要更多這樣的突破性、機理性研究工作。值得一提的是,這是課題組利用同步輻射原位表征技術研究鈣钛礦薄膜成膜機理的一系列成果之一。

    該論文中,物質學院助理研究員孟轲博士爲文章第一作者,陳剛教授爲通訊作者,上科大爲第一完成單位。2015級博士生王嘯、劉洲,2016級碩士生許喬飛、李智民,全程參與並做出了重要貢獻。該研究得到了國家自然科學基金、上海市科委、上科大啓動經費及上海光源的大力支持。

    文章鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201902319

  

同步輻射原位觀測連續沈積法制備鈣钛礦薄膜過程中結晶性和取向性的演變

  

左起:許喬飛、王嘯、陳剛、孟轲、李智民、劉洲


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