新闻中心

新闻动态 / News

首  页 > 新闻中心 > 新闻动态

【TIAT|项目推介】中科好项目之“光电新材料”

2019-10-28
前段时间小编给大家介绍了功能薄膜研究中心,今天小编依旧介绍材料的应用,接下来就跟着小编前去看看吧。
 
 
 
中国科学院深圳先进技术研究院光子信息与能源材料研究中心,就是此次要介绍的材料的研发中心,它成立于2008年,专注于高性能光电薄膜材料的生长以及光电能源转换器件、储能器件、传感器件及光电探测成像器件的研发。具体研究方向涵盖(1)CIGS、CZTS薄膜光伏发电器件(2)可见至近红外宽波段探测器芯片(3)X射线平板探测器(4)全固态锂离子电池技术(5)高性能IGZO薄膜晶体管技术(6)扫描探针(SPM)微纳测量技术(7)钙钛矿光电材料(8)薄膜阻水隔氧技术(9)智能传感器件。
 

 
 
下面给大家介绍下他们的研究成果:
一、新型CMOS兼容型宽波段探测器
本项目以Cu2CdSnSe4为代表的多元化合物薄膜材料制作可见-短波红外宽波段探测芯片的设想,并在实验上取得了重大进展。利用Cu2CdSnSe4制作的二极管器件在305-1640 nm光谱范围里表现出了优异的光电转换能力。并且具有1012jones的探测率以及6ns的超快响应时间。该类芯片最大优势是可以实现400-700纳米可见光和700-1700纳米范围的近红外光的同时成像,并且能够与CMOS工艺兼容,非常适合于制作可见/近红外2色成像以及红/绿/蓝/近红外的4色成像。该薄膜材料具有制作衬底便宜、材料制备工艺简单等优点,使得低成本宽波段探测器成为可能,是实现民用中等性能短波红外成像和掌上型宽波段光谱检测芯片的理想选择。
 

 
 
二、基于二硒化锡(SnSe2)纳米片阵列的超灵敏SERS基底
表面增强拉曼散射(SERS)以其超高的灵敏度和无损检测的特点,已经在物理,化学,生物学,医学等领域展现了巨大的应用潜力。目前,传统的SERS基底仍然是金、银、铜等贵重金属材料,然而制作成本高、过程复杂,而且重复性和生物相容性差。
为了克服这些局限性,基于半导体材料的SERS活性基底以其低成本、良好的生物相容性和高稳定性而受到越来越多的关注。在这里,我们证明通过自组装生长的二硒化锡(SnSe2)纳米片阵列(NPAs)可以作为均匀,高性能和可靠的SERS基底。SnSe2 NPAs形成的微腔阵列可以有效地捕获光(最高可达96%),从而改善增强因子。得益于电荷转移过程和增强的光捕获能力的协同效应,基于SnSe2 NPAs的SERS基底展示出超低检测极限(1×10-12 M),高增强因子(6.33×106)和极好的均匀性(相对标准偏差降至7.7%),达到甚至超过传统金属SERS基底的性能,是目前报道的具有最高灵敏度之一的半导体SERS基底。相关研究结果提供了获得可调谐、均匀和高性能SERS基底的有效策略。
 

基于自组装SnSe2纳米片阵列的可调谐陷光结构,光捕获能力最高可达96%
 
 
基于自组装SnSe2 纳米片阵列的SERS基底具有超低的检测极限(1×10-12M),高增强因子(6.33×106)和极好的均匀性(相对标准偏差降至7.7%)
 
三、 高安全性锂电池
在目前研究的材料中,锂金属具有最高的理论比容量(3860 mAh g-1)和最低的电极电位(-3.05V vs. SHE),使其成为锂基可充电电池的理想负极材料。但是在使用传统碳酸酯液态电解质时,锂金属在循环过程中容易形成锂枝晶。
为解决上述的安全性和稳定性问题,研究团队通过原位聚合PMMA骨架来增强高盐浓度的磷酸酯基电解质。磷酸三甲酯(TMP),由于具有优异的灭火能力、低密度、低粘度和溶解锂盐能力,被用在电解质溶剂。高浓度的锂盐,双(氟磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI),不仅络合磷酸酯溶剂防止被阳极还原,同时还能在阳极表面形成稳定的固态电解质相间(SEI)层,防止电解质溶剂与阳极直接接触,进一步起到保护作用。甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体通过原位聚合形成大分子骨架,提供了较高的机械强度,抑制浓缩磷酸酯电解质中锂枝晶的形成。原位聚合的方法形成的电解质,不仅能与电极直接紧密接触,界面阻抗低。同时,原位聚合的方式简单,能够很好的适应现有液态锂离子电池生产工艺。
制备的准固态电解质不仅拥有浓缩磷酸酯电解质的优异耐火性和电化学稳定性,而且具有聚合物骨架出色的抑制锂枝晶能力。通过理论计算和实验表征的共同努力,揭示了聚合物含量,离子电导率,剪切模量和抑制树枝状结晶的能力之间的强烈相互作用。通过平衡准固态电解质的离子电导率和剪切模量,制备出具有较高离子电导率(0.11 mS cm-1),以及相比于液态电解质临界电流密度更高的电解质。基于锂金属阳极和LiFePO4(LFP)阴极的完整LMB,阴极活性负载约为2 mg cm-2,能够循环600次而不会明显降低容量。用氟代碳酸亚乙酯(FEC)进一步替代20vol%的TMP,可以制造出实用的锂金属电池,其LFP负载约为15 mg cm-2。在极端条件下,包括剪切,暴露于空气和直接点火,该电池还具有出色的稳定性。
 

电化学循环性能、原型电池照片
 
当然还有还多项目由于篇幅关系就不详细介绍了,例如:
1. 基于Cu2S 纳米线/GO异质结构的低成本、低阈值、高寿命冷阴极X射线源。
2. 高性能柔性可穿戴压力传感器。
 ……
 
接下来给大家介绍下学术带头人。
 

 
杨春雷,研究员,中心主任,博士,博士生导师,中科院特聘研究员,“广东特支计划”科技创新领军人才。
2005年毕业于香港科技大学物理系,获理学博士学位。2005年至2006年在香港科技大学做博士后研究。2006年获聘中山大学副教授,2007-2009年间在香港大学物理系任访问学者。2010年8月获聘为中国科学院深圳先进技术研究院研究员工作至今。在化合物半导体材料和器件方面有17年以上的研究经历,在半导体材料的外延生长、器件工艺、半导体发光动力学和载流子输运过程、半导体中缺陷的表征和指认、半导体发光器件和光探测器件、半导体自旋电子学和自旋动力学等方面开展了卓有成效的工作。
 
学术影响力:(1)近年来承担国家自然基金委、科技部973计划、深圳市技术攻关和基础研究等项目近40余项,受资助科研经费超过4000万人民币。(2)已在Phys. Rev. Lett、 Phys. Rev. B 以及 Appl. Phys. Lett. 等国际杂志上发表了80多篇学术论文,论文被引用近3500次;出版《薄膜太阳能电池》专著一本;多次受邀在欧洲光伏大会和中国光伏大会等国际会议上做特邀报告或担任分会主席。在薄膜太阳能电池领域申请发明专利50件,已获授权40余件。担任国家科技部、国家自然科学基金、广东省科学计划和深圳市科技项目等的评审专家;还是Nature子刊、Phys. Rev. Lett和Solar Energy Materials and Solar Cells等20多家期刊杂志的审稿人。
 
说了这么多,是不是对我们感兴趣了呢?那就联系我们吧,联系人:门老师,19903378586,王老师,15822802331,带您走进中国科学院深圳先进技术研究院。
 
undefined
 
Powered by CmsEasy