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Achieving highly uniform two-dimensional pbi2 flakes for photodetectors via space confined physical vapor deposition

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Science Bulletin 2017年第24期62卷 1654-1662页

作者： Yaguang Wang Lin Gan Junnian Chen Rui Yang Tianyou Zhai State Key Laboratory of Materials Processing and Die & Mould Technology School of Materials Science and Engineering Huozhong University of Science and Technology Wuhan 430074 China

Two-dimensional(2D) pbi_2 flakes have been attracting intensive attention as one potential candidate for the modern optoelectronics. However, suffered from the instability of kinetics-driven growth, the fabricated 2D pbi_2 flakes have a wide dimensional distribution even under the same conditions. Herein, a novel facile space confined physical vapor deposition(PVD) process is provided to synthesize uniform triangle pbi_2 flakes with high quality. The confined space provides a relatively stable growth environment that renders more control on the growth kinetics, leading to highly uniform triangle pbi_2 flakes with the average size of 5 mm and thickness of 17 nm. Moreover, as-fabricated pbi_2-based photodetectors show promising stable and flexible optoelectronic performances to 470 nm light, including high responsivity(0.72 AW^(-1)), large on/off ratio up to 900, fast photoresponse speed(rise time of 13.5 ms and decay time of 20 ms) and high detectivity(1.04×10^(10) Jones). The well-controllable growth of the uniform triangle pbi_2 flakes and the detailed exploration of their optoelectronic properties are particularly valuable for their further practical applications.

关键词： Two-dimensional material pbi2 Space confined physical vapor deposition Homogeneity Photodetector

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Chlorine-assisted recovery of performance loss in MApbi3 solar cells caused by low purity of pbi2

Chlorine-assisted recovery of performance loss in MAPbI3 sol...

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第六届新型太阳能电池材料科学与技术学术研讨会

作者： Minlin Jiang Zuo Wang Yi Zhou Nanrun Zhou Lihua Gong Institute of Advanced Study Nanchang University School of Information Engineering Nanchang University

This work reports an exciting discovery that the performance loss in MApbi solar cells due to low purity of pbi can be fully recovered by adding a small amount of Cl source(MACl). The averaged efficiency of MApbi solar cells using low purity pbi2 is 14.16%, while that using high purity pbi is 16.39%. Excitingly, the averaged efficiency of MApbi solar cells using low purity pbi is boosted to 16.58% by adding a small amount of MACl into MApbi precursor, which is comparable to that from high purity pbi(Fig. 1) [1]. Results from SEM and XRD indicate that the morphologies and structures of MApbi thin films are not affected by the purity of pbi2 and the addition of small amount of Cl source. Further investigations using open-circuit voltage decay(OCVD) and admittance spectroscopy(AS) reveal that low purity of pbi leads to lower electron lifetime due to higher defect density, while the addition of Cl can suppress the defect density, resulting into higher electron lifetime. This discovery may offer a great opportunity for fabricating low-cost, high-efficiency perovskite solar cells using low purity feedstocks, which would definitely expedite the development of environment-friendly perovskite solar cells.

关键词： perovskite solar cells MApbi3 pbi2 admittance spectroscopy

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Chlorine-assisted Recovery of Performance Loss in CH3NH3pbi3 Solar Cells Caused by Low Purity of pbi2

Chlorine-assisted Recovery of Performance Loss in CH3NH3PbI3...

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第五届新型太阳能电池学术研讨会

作者： Minlin Jiang Yi Zhou Nanrun Zhou Lihua Gong Guangyong Li Institute of Advanced Study Nanchang University School of Information Engineering Nanchang University The Department of Electrical and Computer Engineering University of Pittsburgh

This work reports an exciting discovery that the performance loss in MApbi solar cells due to low purity of pbi can be fully recovered by adding a small amount of CHNHCl(MACl). The averaged efficiency of MApbi solar cells using low purity pbi is 14.16%, while that using high purity pbi is 16.39%. Excitingly, the averaged efficiency of MApbi solar cells using low purity pbi is boosted to 16.58% by adding a small amount of MACl into MApbi precursor, which is comparable to that from high purity pbi. Results from SEM and XRD indicate that the morphologies and structures of MApbi thin films are not affected by the purity of pbi and the addition of small amount of Cl source. Further investigations using open-circuit voltage decay(OCVD) and admittance spectroscopy(AS) reveal that low purity of pbi leads to lower electron lifetime due to higher defect density, while the addition of Cl can suppress the defect density, resulting into higher electron lifetime. This discovery may offer a process route for fabricating low-cost, high-efficiency perovskite solar cells using low purity feedstocks, which would definitely expedite the development of environment-friendly perovskite solar cells.

关键词： perovskite solar cells MApbi3 pbi2 admittance spectroscopy

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pbi2异质盖板辅助退火制备高品质CH3NH3-pbi3多晶薄膜及其太阳电池应用研究

PbI2异质盖板辅助退火制备高品质CH3NH3-PbI3多晶薄膜及其太阳电...

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作者：王杨润乾南京大学

学位级别：硕士

CH3NH3pbi3钙钛矿材料在2009年第一次被报道用于染料敏化太阳电池的敏化材料,此后陆续被用于光电探测器、发光二极管、激光器、特别是钙钛矿太阳电池(Perovskite Solar Cell,PSC)等,因为其具有合适的直接带隙、低激子束缚能、长激子寿... 详细信息

CH3NH3pbi3钙钛矿材料在2009年第一次被报道用于染料敏化太阳电池的敏化材料,此后陆续被用于光电探测器、发光二极管、激光器、特别是钙钛矿太阳电池(Perovskite Solar Cell,PSC)等,因为其具有合适的直接带隙、低激子束缚能、长激子寿命和扩散长度、以及,最重要的,双极性载流子迁移率都很高。钙钛矿太阳电池的能量转化效率(Power Conversion Efficiency,PCE)已经从最初的3.8%很快提升至超过22%,因此CH3NH3pbi3钙钛矿太阳电池被视为新一代非常有希望的光伏器件,特别是考虑到它具有造价低、易组装、缺陷相容性好等优点。一般来讲,对于CH3NH3pbi3钙钛矿太阳电池,关键就在于制备高质量的大晶粒、少晶界的CH3NH3pbi3钙钛矿多晶薄膜。很多研究组都为此提出了改良方案,如溶剂工程、激光晶化退火、分步沉积、室温制备等。在所有制备方法中,一步旋涂法是最为常用的。因此,在这里我们提出了一种创新性的方法来对其进行改进从而制备高效的CH3NH3pbi3钙钛矿多晶薄膜--pbi2异质盖板法。在一步旋涂法基础之上(包括在旋涂过程中滴加反溶剂乙醚进行冲洗),创新之处在于退火时,我们将事先准备好的pbi2异质盖板面对面地覆盖于CH3NH3pbi3钙钛矿前驱薄膜上,并在退火～15 min之后将其移除。经过研究我们发现,由此得到的薄膜晶粒尺寸显著增大、晶粒取向(110取向)明显优化,并且载流子输运的效率也得到了显著提升,以此组装的电池的最优效率为17.6%明显优于传统方法得到的效率14.2%。而我们考察其可重复性同样非常好。因此,我们认为在这里提出的pbi2异质盖板法是一种全新的、而且有可行性的方法,而且通过相关分析我们认为这主要是由于残留的溶剂分子在退火过程中的挥发得到了有效抑制。我希望这一工作能对于进一步提升钙钛矿太阳电池的效率提供新的思路,同时有助于理解进一步薄膜退火中的热力学和动力学过程。

关键词： pbi2 异质盖板钙钛矿太阳电池高效CH3NH3pbi3钙钛矿层

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单层pbi2缺陷及结构的第一性原理研究

单层PbI2缺陷及结构的第一性原理研究

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作者：王瀚吉林大学

学位级别：硕士

钙钛矿材料由于其优异的光电转化能力,受到了科学界的高度认可。目前,单结太阳能电池经认证的功率转换效率(PCE)已达到25.5%,但这还没有达到钙钛矿太阳能电池的极限。从其发展至今,科学家们已经发现了多种多样的钙钛矿组成,而杂化钙钛矿... 详细信息

钙钛矿材料由于其优异的光电转化能力,受到了科学界的高度认可。目前,单结太阳能电池经认证的功率转换效率(PCE)已达到25.5%,但这还没有达到钙钛矿太阳能电池的极限。从其发展至今,科学家们已经发现了多种多样的钙钛矿组成,而杂化钙钛矿MApbi就是其中的一员,被认为是最有潜力提高效率的钙钛矿材料之一。然而由于MApbi结构复杂,在室温下不稳定,易分解为MAI和pbi,使得其很难实现在钙钛矿太阳能电池器件中的应用。近年来,众多科研人员对如何提高其转换效率和结构稳定性这一关键科学问题,进行了一系列的研究,但是结果并不十分令人满意。pbi在光电子学方面有很高的应用价值,尤其是作为制备杂化钙钛矿的重要前驱体而广受关注。pbi广泛存在于杂化钙钛矿之中,在一定的条件下杂化钙钛矿与pbi之间能够相互转化。pbi与MApbi在性质上具有一定的重叠,并且已有实验证明杂化钙钛矿的部分光电转换能力是混合在其中的pbi所贡献的。现在已经有越来越多的研究者将单纯研究如何提高杂化钙钛矿的性能和稳定性转换到研究前驱物pbi对杂化钙钛矿的性能和稳定性的影响上。我们知道在材料中不可避免的存在缺陷,其对材料的稳定性有着极为重要的影响。对于杂化钙钛矿的本征缺陷如今已经得到了广泛的研究,可是作为与杂化钙钛矿长期共存且能够与之相互转化的pbi,其缺陷结构却少有人关注。除此之外,带隙对于光电材料有着至关重要影响,pbi是一种宽带隙半导体,而MApbi是常规带隙半导体,在两者长期共存的情况下,pbi定会导致杂化钙钛矿材料整体的带隙增加,这将不利于杂化钙钛矿性能的提升。所以在本文中,我们采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法从两方面对pbi展开研究。一方面从缺陷角度入手,我们引入化学势对pbi的本征缺陷进行中性和带电缺陷形成能的计算和电子结构计算;另一方面我们对pbi进行结构设计,试图发现带隙更加接近MApbi的新pbi结构,通过能量、声子谱和分子动力学多维度对新结构的稳定性进行验证,使用过渡态的计算方法寻找新结构的反应路径,利用多种不同的泛函计算pbi结构的电子性质。通过我们的研究,获得了如下成果:1、根据1T和1H相pbi的结构特点分别设计了大量的缺陷结构,并得到了多种能够稳定存在的缺陷类型。并根据预估的I/Pb化学势计算了相应的中性态和带电态的形成能。在中性态时,V的形成能相对较低,这与实验观察一致。而在带电状态下,V对电导率的贡献更大,且与化学势大小无关。同时我们还找到了这些缺陷形成的化学势条件。通过这些计算结果可以指导实验调节变量,从根源上降低体系中的缺陷浓度,从而提高杂化钙钛矿的稳定性。2、发现了两种新型的pbi结构,证明了两种新结构具有较高的存在可能性和良好的稳定性。通过过渡态计算我们发现两种新型pbi结构均可以由pbi的已知相转换得到,更重要的是这两种新型pbi结构的带隙较现有的pbi结构明显降低,更加接近MApbi的带隙。若将新型pbi结构应用于杂化钙钛矿的制备,将大幅度减小因pbi带隙过宽而对杂化钙钛矿性能造成的不良影响,从而提高杂化钙钛矿的光电转换能力。

关键词： pbi2 第一性原理缺陷形成能结构设计

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PbTe1+x及pbi2掺杂材料的高温高压合成与表征

PbTe1+x及PbI2掺杂材料的高温高压合成与表征

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作者：郭建刚吉林大学

学位级别：硕士

本论文中,我们主要是利用高温高压方法对热电材料PbTe进行了合成及掺杂,研究了PbTe及其掺杂样品的电学输运特性。我们首先选择以富Te的PbTe为研究体系,通过高温高压方法制备出PbTe样品。对所有样品的X-ray分析表明所有样品均为PbTe单... 详细信息

本论文中,我们主要是利用高温高压方法对热电材料PbTe进行了合成及掺杂,研究了PbTe及其掺杂样品的电学输运特性。我们首先选择以富Te的PbTe为研究体系,通过高温高压方法制备出PbTe样品。对所有样品的X-ray分析表明所有样品均为PbTe单相。研究了PbTe的Seebeck系数和电阻率随压力的变化关系,对功率因子进行了分析,得到PbTe样品的品质因子随着压力增加先增加后逐渐降低,在P= 3.5GPa,x=0.04的时候,即PbTe1.04,功率因子达到最大值。在此基础上,我们选择pbi为掺杂剂,对PbTe1.04进行了掺杂研究,对合成的样品进行了一系列的电学性质的测试,表明pbi作为掺杂剂能够显著的优化材料的电学输运特性。与常压下的文献进行比较后,我们得出:高温高压的合成方法等效于掺杂,在高温高压技术的基础上进行微量掺杂,有利于制备高性能的热电材料。

关键词：热电材料高温高压 PbTe pbi2 掺杂

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温度梯度对核辐射探测器用pbi2晶体生长影响研究

温度梯度对核辐射探测器用PbI2晶体生长影响研究

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第十八届全国核电子学与核探测技术学术年会

作者：刘静表面物理与化学重点实验室

以多晶碘化铅(pbi)为原料,采用垂直布里奇曼法进行单晶生长,研究了pbi单晶的生长特性,并研究了不同生长条件下晶体的宏观形貌、显微形貌、缺陷以及I-V特性。研究表明在温度梯度为5 K/cm时生长的碘化铅与温度梯度为1 K/cm生长的单晶相比... 详细信息

以多晶碘化铅(pbi)为原料,采用垂直布里奇曼法进行单晶生长,研究了pbi单晶的生长特性,并研究了不同生长条件下晶体的宏观形貌、显微形貌、缺陷以及I-V特性。研究表明在温度梯度为5 K/cm时生长的碘化铅与温度梯度为1 K/cm生长的单晶相比,晶体质量较高,宏观缺陷和显微缺陷均有所减少,电阻率从生长态的6.8×10Ωcm提高至3.3×10Ωcm,可以有效提高晶体的探测效率。优化生长时的温度梯度有利于碘化铅单晶质量的提高,使其各项性能更加适用于室温核辐射探测器。

关键词： pbi2 辐射探测布里奇曼法

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Stimulated Emission at 722.9 nm by Laser Photodissociation of pbi_(2) Vapor

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Chinese Physics Letters 2000年第9期17卷 672-674页

作者： Man Bao-Yuan ZHANG Jie NI Pei-Gen ZHANG Dao-Zhong Laboratory of Optical Physics Institute of PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100080

The stimulated emission at 722.9nm is observed by a direct photodissociation of the pbi2 molecules with a 266nm pulse *** possible dissociation channels are ***-photon resonant photodissociation mechanism is used to explain the generation of the 722.9 nm *** emission is measured at different incident laser energy and heat-pipe *** obtained experimental result is well supported by the photodissociation mechanism given by us.

关键词： temperature. pbi2 dissociation

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Interface engineering gifts Cspbi2.25Br0.75 solar cells high performance

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Science Bulletin 2019年第23期64卷 1743-1746页

作者： Zhimin Fang Xianyi Meng Chuantian Zuo Dan Li Zuo Xiao Chenyi Yi Mingkui Wang Zhiwen Jin Shangfeng Yang Liming Ding Center for Excellence in Nanoscience(CAS) Key Laboratory of Nanosystem and Hierarchical Fabrication(CAS)National Center for Nanoscience and TechnologyBeijing 100190China Hefei National Laboratory for Physical Sciences at Microscale Key Laboratory of Materials for Energy Conversion(CAS)Department of Materials Science and EngineeringUniversity of Science and Technology of ChinaHefei 230026China CSIRO Manufacturing Bag 10Clayton SouthVictoria 3169Australia Department of Electrical Engineering Tsinghua UniversityBeijing 100084China Wuhan National Laboratory for Optoelectronics Huazhong University of Science and TechnologyWuhan 430074China School of Physical Science and Technology Lanzhou UniversityLanzhou 730000China

Organic-inorganic halide perovskite (ABX3) solar cells (PSCs)have made great progress in recent years [1]. The power conversion efficiency (PCE) has increased up to 25.2%(NREL Best Research-Cell Efficiency Chart, https://***/pv/***, Accessed August 2019). However, they suffer from poor thermal stability due to the volatile A-site organic cations.

关键词： pbi2 perovskite inorganic

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Perovskite films for X-ray detection

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Journal of Semiconductors 2022年第7期43卷 4-7页

作者： Pei Yuan Lixiu Zhang Menghua Zhu Liming Ding State Key Laboratory of Solidification Processing Key Laboratory of Radiation Detection Materials and DevicesSchool of Materials Science and EngineeringNorthwestern Polytechnical UniversityXi’an 710072China Center for Excellence in Nanoscience(CAS) Key Laboratory of Nanosystem and Hierarchical Fabrication(CAS)National Center for Nanoscience and TechnologyBeijing 100190China

X-ray detection is widely used in research[1−3],product in-spection[4],nuclear station,and medical ***[5],α-Se[6],pbi2[7],and CdZnTe[8]are conventional semiconductors,and some problems limit their *** instance,Si andα-Se have low stopping power for X-ray[8],which hinders their application in high-energy range over 50 ***,the complicated preparation,high operating voltage,and high fab-rication cost of these materials are the negative issues.

关键词： pbi2 instance hinder

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