华东理工大学研究:晶体生长速率提高4倍,毫米级“碎钻”长成厘米级“完美钻石”

科技 2024-04-02 18:52 阅读:20

华东理工大学最新研究成果令人瞩目:他们的清洁能源材料与器件团队成功研发出了一种钙钛矿单晶薄膜通用生长技术,将晶体生长周期由7天缩短至1.5天,实现了30余种金属卤化物钙钛矿半导体的低温、快速、可控制备。这项突破性的研究成果被发表在国际知名学术期刊《自然-通讯》上。

相比于多晶薄膜,钙钛矿单晶晶片具有更低的缺陷密度,兼具优异的光吸收、输运能力以及稳定性,被誉为高性能光电子器件的理想候选材料。然而,国际上尚未有钙钛矿单晶晶片的通用制备方法。华东理工大学的研究团队通过多重实验论证和理论模拟,揭示了传质过程是决定晶体生长速率的关键因素,自主研发了一种生长体系,使得晶体的生长速率提高了4倍。

这项研究成果具有普适性,可以实现30余种厘米级单晶薄膜的低温、快速、高通量生长。在70度下,甲胺铅碘单晶薄膜的生长速度可达每分钟8微米,在一个结晶周期内单晶薄膜尺寸可达2厘米。同时,钙钛矿结构中的铅元素可以轻易替换成低毒性的其他元素,拓展了材料的应用范围。

除了在材料制备方面取得的重大突破,华东理工大学的研究团队还成功组装了高性能单晶薄膜辐射探测器件,实现了大面积复杂物体的自供电成像,为辐射探测的应用场景带来了新的可能性。这些器件在零偏压和低电压模式下的灵敏度达到国际领先水平,是商业化探测器的数万倍。

通过这项研究工作,华东理工大学为钙钛矿晶片的辐射探测应用铺平了道路,为实现“小材料”的“大用途”提供了新的思路和技术支持。这一成果的发表离不开华东理工大学清洁能源材料与器件团队的不懈努力,他们的研究成果将为光电子器件领域带来新的发展机遇。