钙钛矿材料最早是从事压电材料研究的时候接触到。钙钛矿最早最多研究的是GaTiO3,所以中文直接喊钙钛矿材料。 比如钙钛矿太阳能,钙钛矿电池等。 今天我们学习一下钙钛矿LED: 钙钛矿发光二极管(钙钛矿 LED)是一种在显示、照明、通讯等领域均有重要潜力的新兴技术。 自从 2014 年以来,钙钛矿 LED 的发展十分迅速,目前其发光效率已经可以与商用 OLED 相比拟。 然而,与钙钛矿太阳能电池类似,钙钛矿 LED 的不稳定性是领域的重大难题。 和 III-V 族半导体及有机半导体相比,钙钛矿在器件工作过程中存在额外的降解通道。电场条件下的离子迁移,以及钙钛矿晶体结构的不稳定性,是影响钙钛矿器件稳定性的关键问题。 整个钙钛矿的生产流程是比较短的,9步就可以完成一个完整的钙钛矿组件。 钙钛矿最明显的缺点就是它还没有量产,也就是说在还没有真正实现量产的时候它从设备到材料的体系到工艺,它都有一些不确定性。
钙钛矿太阳能电池(PSCs)堆叠和两种封装方法钙钛矿太阳能电池的层状结构:从基底到顶层依次为:ITO(导电玻璃)、2PACz(自组装单层)、钙钛矿吸收层、C60(电子传输层)、SnO2(原子层沉积的空穴传输层 短路电流密度(Jsc):LAB封装的钙钛矿电池在湿热条件下Jsc迅速下降,表明钙钛矿层的分解。COM封装的钙钛矿电池在湿热条件下Jsc保持相对稳定。 开路电压(Voc):LAB封装的钙钛矿电池在湿热条件下Voc迅速下降,而COM封装的钙钛矿电池在湿热条件下Voc保持相对稳定。 填充因子(FF):LAB封装的钙钛矿电池在湿热条件下FF迅速下降,而COM封装的钙钛矿电池在湿热条件下FF保持相对稳定。 湿热老化后的变化:经过160小时后,钙钛矿太阳能电池的后电极变得可见,这是由于钙钛矿吸收层的严重降解。电池的颜色变化更为明显,从深棕色变为黄色,这进一步表明了钙钛矿材料在湿热条件下的不稳定性。
一个研究小组已经使用机器学习,即用人工智能来优化用于制造钙钛矿太阳能电池(PSC)的材料。PSC中使用的有机-无机卤化物钙钛矿材料将光伏电能转化为可消耗能源。 钙钛矿可以攻克这个限制,然而使用钙钛矿却也有一个很大的障碍,它很难制成可用且稳定的材料。 科学家们花了很多时间,试图找到正确的配方,使它们具备所有的好处且摒弃缺点。这,就是人工智能的用武之地。 ? 该团队审查了2000多份关于钙钛矿的同行评议出版物,收集了300多个数据点,然后将其输入他们创建的人工智能系统。该系统能够分析信息,并预测哪种钙钛矿配方最有效。 “我们的研究结果表明,机器学习工具可以用来制作钙钛矿材料,并研究开发高效PSCs背后的物理学原理。” 此外,我们还预测了用不同的带隙钙钛矿制作PSC的最佳配方。在过去的10年里,钙钛矿一直都是个热门的研究话题,我们认为,我们确实有一些东西,可以推动相关研究的进步。” end
这种被称为量子钙钛矿的材料为研究人员提供了一个比较简单的非生物模型,可以在电子水平上看出“遗忘”的可能性。当质子反复插入和去除时,钙钛矿显示出一种适应性反应,类似于大脑对反复刺激的脱敏。 “最终,我们添加或者去除一个质子,都很难引起钙钛矿的反应。” 基本上,科学家可以插入或去除质子来控制钙钛矿是否允许电流。 最近研究人员已经在推动开发非硅基材料,如钙钛矿,用于计算,因为硅非常耗能。科学家们可能会在机器学习的领域使用钙钛矿。 最后,不像硅,其电子结构可以很容易地使用简单的计算机模型来描述,了解钙钛矿材料需要计算密集的模拟,以及去捕捉其结构如何反应质子掺杂。 一项基于“基于习惯的突触可塑性和量子钙钛矿中的有机学习”研究的研究成果出现在8月14日的Nature Communications在线期刊上。
明敏 发自 凹非寺 量子位 | 公众号 QbitAI 用钙钛矿取代硅研制电子器件,居然还能被用来完成AI计算??? 众所周知,钙钛矿作为一种重要的材料,掺杂后主要用于生产SCI及博士论文(手动狗头)。 用神经形态计算降能耗 这项研究主要是通过向钙钛矿中掺入不同量的氢,来模拟人类神经元活动,从而完成不同机器学习任务。 这主要是基于钙钛矿自身的特性。 钙钛矿具备独特的晶体结构,很容易吸收氢离子。 在这里研究人员使用了一种混合了钕和镍的钙钛矿材料。 通过向这一材料中混合不同含量的氢离子,来改变元件的不同状态,以此实现对大脑神经元活动的模拟。 之所以会想到向钙钛矿这种材料中掺入氢,是因为研究人员想要利用神经拟态计算来构建这一新器件。 这是一种不同于普通冯·诺依曼计算体系的结构,它主要通过模拟人脑神经元和突触的活动来完成机器学习任务。
此外,利用该模型探索二维宽带隙半导体和双钙钛矿氧化物时,发现了大量潜在新材料,并通过DFT验证了这些结果的高可靠性。 在未知空间的预测 在图5a, b中展示了钙钛矿卤化物庞大的组分空间,尤其强调了A位和B位可容纳多种原子的特点。基于这一图示,可以看出由于组成元素的多样性,钙钛矿在材料研究中拥有相当广阔的探索空间。 双钙钛矿氧化物 图 7 在图7中给出了对450万余种钙钛矿氧化物进行稳定性预测的结果,有助于在庞大的组分空间中快速筛选潜在稳定化合物。 由图可见,含V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni等第三周期过渡金属元素的组合更有可能形成稳定的双钙钛矿氧化物。 结论 ECSG整合多种模型优势,解决稳定性预测精度和样本效率不足等挑战,凭借高准确率和对异质数据的整合能力,在钙钛矿氧化物稳定性预测中大放异彩。
无序体系热力学建模 为了进一步验证方法在无序固溶体建模中的可扩展性,研究人员选取多组分钙钛矿为测试对象,对比炼金超胞与传统特征无序结构(SQS)在建模精度和计算效率上的差异。 炼金自由能与组分变化 为了评估炼金方案在组分变化下自由能计算的能力,研究人员以卤化物钙钛矿 CsPbI₃ 和 CsSnI₃ 为例,比较其钙钛矿相与非钙钛矿相之间的自由能差异。 在多组分钙钛矿中,该方法还能以更小原子数、无需结构优化的方式实现对有序与无序行为的准确建模,其效果可与SQS相媲美。 研究人员展示了该方法可高效评估体心立方铁中空位的自由能,以及CsPbI₃和CsSnI₃钙钛矿与非钙钛矿相的相对稳定性,相较于传统Frenkel–Ladd路径,该方法具有更高效率。
新型有机半导体材料研究钙钛矿材料:GIWAXS被广泛应用于研究钙钛矿薄膜的结晶过程和晶体结构,这对于开发高效稳定的钙钛矿太阳能电池至关重要。 原位GIWAXS可以实时监测钙钛矿薄膜的生长过程,了解结晶动力学。金属有机框架(MOF):GIWAXS可以用于表征MOF薄膜的结构和取向,这对于MOF在光电器件中的应用至关重要。
该研究运用涂布印刷、真空沉积等量产化技术,在国际上首次实现了全钙钛矿叠层光伏组件的制备,开辟了大面积钙钛矿叠层电池的量产化、商业化的全新路径。 经国际权威第三方测试机构认证,大面积组件稳态输出效率高达21.7%,是目前报道钙钛矿光伏组件的世界最高效率。
2013年,Nature上刊登了一篇论文:其对钙钛矿太阳能电池的独创性研究成果,有利于解决困扰该领域向叠层电池以及工业化发展的瓶颈问题,在钙钛矿太阳能电池器件技术和基本理论上取得了重大突破。 随之,《英国卫报》、澳大利亚国家报社、美国物理协会等媒体和机构,都专门对刘明侦论文中提出的平板式钙钛矿太阳能电池,进行了持续跟踪报道。
讲座时间:北京时间 9 月 18 日 11:00 am 03 科学计算在钙钛矿型半导体材料中的应用 嘉宾简介 宋汝怿,2017 年本科毕业于北京大学化学与分子工程专业;后进入美国杜克大学化学 / 机械工程与材料科学专业攻读博士研究生 报告摘要 钙钛矿类型半导体是目前非常重要的一类前沿光电材料。得益于优异的光电转换效率和高稳定性,其在太阳能电池、LED、激光、感光器件等应用方面已经有了极好的表现。 此外,钙钛矿类型半导体又在各个尺度上展现出了的优异的可控可塑性,这使得人为的化学成分、结构定向设计成为可能,同时也对对应不同结构特点的理论研究给出了很大空间。 本报告旨在对钙钛矿型半导体材料研究的历史沿革和合成、表征方法进行梳理,并且选取介绍一些相应的新近实验、理论研究。
然而,现有的机器学习分子动力学(MLMD)框架在精度、可扩展性和能效之间存在三难困境,尤其在高熵合金、多铁钙钛矿等成分复杂体系中尤为突出。 精度表现 研究人员在单质金、二元化合物 GeTe、AgO、多元素药物分子、铁电钙钛矿以及半导体体系上测试,NVNMD-v2 的能量与力预测误差与 DeePMD 相当,甚至在成分复杂体系中表现更优。 NVNMD-v2 的设计不仅适用于高熵合金、铁电多元钙钛矿和半导体,还将在药物设计和生物分子模拟等领域展现潜力,为下一代功能材料与器件的计算发现提供强大工具。
这种纳米感光材料使用甲脒碘化铅杂化的钙钛矿(formamidinium lead iodide perovskite)制成。 钙钛矿材料最引人注目的特性其神奇的光电性质。 有机-无机杂化钙钛矿材料具有很高的消光系数、长载流子寿命,比较高而且均衡的载流子迁移率、低缺陷浓度、浅缺陷能级、高荧光量子产率、低激子束缚能等优点,非常适合用于各种光电器件。 ? △图d为人工视网膜主体,e为镶嵌其中的纳米材料感光点,f为甲脒碘化铅杂化钙钛矿单晶结构。
据了解,这项技术主要基于一种卤化物钙钛矿的薄膜,而这种卤化物钙钛矿是一种具有非凡光学和电子性能的半导体材料。
目前,P-SOC 广泛使用的空气电极材料是基于 Co/Fe 的钙钛矿氧化物,但还没有系统的研究表明不同元素在基于 Co/Fe 的钙钛矿氧化物中 B 位上的作用。 通过比较随机森 (random forest,RF) 和 XGBoost 在样本数据集上的预测性能,该研究首先筛选出了包含 29 个特征的 792 个样本,以作为研究在 B 位点有不同掺杂剂的 Co/Fe 基钙钛矿氧化物的数据库
认识的朋友很多也在做化合物半导体,SiC、GaN、GaAs、钻石、波导、钙钛矿、铌酸锂、蓝宝石等等,各种功能性小众化的芯片或者期间。
中国科学院深圳先进技术研究院喻学锋、Wenhua Zhou报道了原位磷酸钙(CaP)矿化策略以增强BPs的抗癌活性。 通过使用BP作为磷酸盐来源和生长模板,合成的CaP矿化BPs(CaBPs)保留了BPs的固有特性,同时具有对各种荧光团的高负载能力,从而能够进行有效的生物成像和示踪。 结果表明,CaBPs作为靶向抗癌药具有巨大潜力,并且CaP矿化方法为纳米治疗剂提供了一种通用的表面功能化策略。 原位CaP矿化是实现BPs表面功能化以改善抗癌生物活性和荧光成像的一种理想方法。 CaP矿化不会影响BPs的固有特性和形态,同时会增加荧光团的负载能力,从而促进生物成像和示踪。由于增强的pH响应降解和额外的细胞内Ca2 +超载,CaBPs显示出比BPs高的抗癌活性。 具有优异且靶向的抗癌生物活性的CaBPs在癌症治疗中很有前途,原位CaP矿化提供了一种新颖且用途广泛的方法来改善纳米治疗材料的治疗性能。
使用示例: 假设你研究的是“新型钙钛矿太阳能电池的稳定性”。 Topic: 可再生能源中的太阳能电池技术。 Specific Context: 钙钛矿太阳能电池因其高效率和低成本成为研究热点,但其长期稳定性不足阻碍商业化。 Problem/Gap: 然而,传统界面修饰方法无法同时解决钙钛矿材料在热、光、湿气等多重应力下的协同降解问题。 Broader Impact: 这项工作为设计耐候性钙钛矿光伏器件提供了通用的界面工程原则。该分子锁定概念也可拓展至其他对环境敏感的半导体光电器件中。
这种敏感度来自用于制造纳米线的钙钛矿材料。钙钛矿化合物材料有潜力用于多种光电子和光子应用。顾磊磊等人使用的钙钛矿材料是甲脒铅碘化物,具备出色的光电属性和稳定性。 ?
如果"危害"是"钙钛矿太阳能电池的降解机制尚未被完全理解……",那么到论文结尾时,它们最好已被完全理解!"危害"与"疗法"需要适度、精确且彼此相称。 例如:"总之,2D/3D钙钛矿异质结构提供了显著的性能优势,但迄今未能成功应用于倒置结构电池;本文报道了一种调节2D钙钛矿能带结构以解决此问题的方法,从而使电子能够无势垒地向上传输到电子收集层。"