钙钛矿及类钙钛矿热致变色单晶材料的研究进展

随着人们对智能光伏玻璃、智能温度传感器等智能光电器件的需求增加,卤化物钙钛矿热致变色材料逐渐走进大众视野,由于钙钛矿材料的颜色可随温度发生快速响应,且该循环可逆,其在智能变色半导体器件中的应用相关研究已获得了广泛的关注。本文从钙钛矿单晶材料出发,首先介绍了钙钛矿及类钙钛矿单晶材料的几种常用液相制备方法。随后分别重点介绍了三维卤化物钙钛矿、低维类钙钛矿等几类单晶材料的热致变色现象,包括不同类型的材料因结构不同,而表现出两种不同的热变色机理:以低维类钙钛矿材料为代表的结构相变和以双钙钛矿材料为代表的晶格膨胀。对比了不同单晶材料热致变色性能的优劣,如是否具有可逆性等,同时介绍了其在多功能应用领域的发展潜力。最后对钙钛矿热致变色材料目前面临的挑战和未来的发展进行了展望。     

钙钛矿单晶的合成研究进展

钙钛矿材料优异的光电性能使钙钛矿太阳能电池成为目前发展速度最快的光伏技术之一。近期的研究发现无晶界的单晶钙钛矿薄膜拥有更低的缺陷密度、更高的载流子迁移率、更长的载流子复合寿命,并且还有较高的稳定性和更宽的光吸收范围,因此有望制备出更高效且更稳定的钙钛矿太阳能电池。本文简要介绍了单晶钙钛矿太阳电池的基本结构及其发展历程,着重介绍了有关单晶钙钛矿薄膜和块状单晶钙钛矿的制备方法,并且对不同方法制备的单晶钙钛矿太阳能电池的效率进行了比较,最后对单晶钙钛矿太阳能电池当前存在的问题以及未来发展进行了简要分析和展望。     

钙钛矿太阳能电池缺陷钝化技术的研究进展

有机无机杂化钙钛矿太阳能电池具有极低制造成本和高功率转换效率的特点,发展前景广阔.薄膜缺陷长期制约钙钛矿太阳能电池光电转换效率和器件稳定性的发展,本文综述了近年行业对各功能薄膜缺陷的深化认识及其钝化技术的最新研究进展.     

柔性钙钛矿太阳能电池的研究进展

柔性钙钛矿太阳能电池因质轻、价廉的优点,有望实现大规模卷对卷应用生产和制成可穿戴移动式电源的目标,因而在有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池研究领域占据着重要地位.目前该类电池的最高光电转换效率已超过16;.本文综述了近年以不同柔性基底材料制备的钙钛矿电池的研究进展,详细阐述了不同条件制备的电池各功能层及基底柔韧性对电池性能的影响,并探讨了未来柔性电池产业化面临的关键性问题,最后展望了柔性钙钛矿电池的发展趋势.     

相变存储材料及其相变机制研究进展

介绍了相变存储材料的工作原理与其工作性能之间的对应关系,相变存储材料的开发与材料性能要求密不可分,在分析当前主流相变存储材料Ge2 Sb2 Te5的优点与不足的基础上,指出无Te富Sb为未来相变存储材料体系的研究方向.控制相变行为是实现相变存储技术商业化的关键,材料的微观结构和相变机制决定了相变存储材料的相变行为,而计算材料学是研究相变存储材料微观结构与相变机制之间联系的必要手段.运用第一性原理动态模拟相变存储材料的相变过程,可以弥补静态结构分析的不足,推动对快速可逆相变机理动态过程的理解运用,同时为进一步研究相变存储材料提供借鉴.     

超高压材料合成设备的研究进展

超高压技术主要是研究如何能产生超高压以及物体在超高压状态下的物理性质改变的一门学科,是产生新材料和制造人造金刚石的主要技术.我国在超高压设备上仍然落后于外国的技术,大部分超高压设备需要从外国进口.由于外国各厂家对超高压设备的核心技术十分保密,因而不能借鉴和参考国际上的研究成果,我国对超高压设备的需求又逐年递增,因此我国对超高压设备的研究与改进迫在眉睫.本文通过对现在国内外各种超高压设备进行分析和总结,从承压能力、适用领域等多方面进行介绍,对各种超高压设备进行优劣势分析,并且对超高压设备的发展方向做出了展望.     

钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性研究

近年来,有机-无机钙钛矿太阳能电池由于卓越的光电性能和极低的材料成本引起广泛关注,更被认作是一种前景广阔的光伏材料.目前,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经超过22;,展示了极大的发展潜力,但对紫外线辐射和水的长期稳定性差.因此,关于钙钛矿太阳能电池的研究主要集中在电池的高效性和稳定性.本文对提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性的多种方法进行综述,介绍了近期获得的突破,旨在为实现提高钙钛矿太阳能电池的高效性和稳定性提供基本依据.     

倒置平面结构(p-i-n型)钙钛矿太阳能电池研究进展

自从2009年钙钛矿结构的材料首次应用到太阳能电池研究领域,由于其具有多方面优异的性能,在短短的几年内便得到了迅速的发展.目前,钙钛矿太阳能电池的最大光电转换效率已经达到了22.7;,且有进一步提升的趋势.相比于正置结构的钙钛矿太阳能电池,倒置平面结构的钙钛矿太阳能电池具有更低的成本和更简单的制备工艺,有望实现规模化应用.本文重点介绍了倒置结构钙钛矿太阳能电池的研究进展.首先介绍了钙钛矿太阳能电池的发展历程,然后详细介绍了倒置平面结构(p-i-n型)太阳能电池的结构和研究现状,最后总结了目前钙钛矿太阳能电池研究面临的几个亟需解决的问题,并对钙钛矿太阳能电池的研究和应用前景进行了展望.     

模拟铀在钙钛矿中的晶格固化研究

以分析纯CaCO3 、TiO2和CeO2为原料,铈作为铀的模拟元素,通过高温固相反应,在1300℃下保温2h合成了不同Ce掺量的钙钛矿固化体.采用XRD对固化体进行物相分析,同时使用Rietveld全谱拟合方法对其晶体结构进行研究,并用SEM和EDS对固化体的微观结构与成分进行了表征.结果表明,固化体中Ce核素只进入钙钛矿晶格形成固溶体,其中钙钛矿对Ce核素的包容量低于23.21wt;,约为0.2 ～0.25个结构单位;Ce核素掺入后导致钙钛矿晶体结构发生畸变,晶胞参数a、c和晶胞体积V随Ce核素含量的增加而增大,固化体整体上仍保持稳定的钙钛矿晶体结构;SEM分析显示Ce核素的掺入促进了固化体晶粒的长大,且晶粒之间紧密堆积,使得其密度增大、气孔率降低;EDS分析表明A2和A4样品Ce核素的统计平均包容量分别为11.19wt;和19.84wt;,验证了XRD与Rietveld结构精修的分析结果.     

含氮有机杂环分子基铁电体研究进展

分子基铁电体材料是一类具有特殊性质及价值的功能材料,在最近报道的铁电体中,有机氮杂环构筑的分子基铁电体性能优异,具有较大的应用前景。本文综述含1,4-二氮杂二环[2. 2. 2]辛烷(DABCO)、奎宁环类较为常见的、性能较为突出的几类含氮有机杂环分子铁电体,介绍其铁电相变原理及相关的性能参数及定向设计铁电体方法,旨在为铁电材料的合成研究提供参考。     

Internal Friction in Copolymer Vinylidenefluoride with Trifluoroethylene at Ferroelectric Phase Transition

Crystallography Reports - Temperature dependences of internal friction Q–1, obtained at different heating rates of a copolymer VDF/TrFE (75/25) sample, are studied in the temperature range of...     

四方相区NBT-KBT无铅铁电介电弛豫与铁电相变研究

本文研究了具有四方结构的(Na1-xKx)0.5Bi0.5TiO3体系中x＝0.22,0.26和0.30陶瓷材料不同温度下的电滞回线,结合变温XRD和介电温谱分析,发现该体系四方结构的组成为反铁电体,但紧靠准同型相界的四方结构由于场诱导下引起的反铁电-铁电相变,表现出铁电体特性,材料在升温过程中由于反铁电宏畴向微畴的转变导致了介电峰的产生,且在介电温谱上表现出强烈的介电常数-频率依赖性,为弛豫铁电体特征.     

高压下Pca21相TiO2直接相变的第一性原理研究

利用第一性原理的GGA+U方法对TiO2的金红石相(P42/mnm)、铌铁矿相(Pbcn)和Pca21相(Pca21)进行了计算.首先,优化了这几个相的晶体结构及相关参数,分析了焓曲线图,发现在减压至8.4 GPa时,Pca21相直接相变为铌铁矿相.其次,通过拟合分析了三阶Birch-Murnaghan状态方程得到Pca21相的体弹模量B0与类萤石结构实验值(202 GPa)非常符合.最后,通过讨论Pca21相的相变压强和体弹模量,进一步证明Pca21相结构更符合类萤石实验结果.     

掺杂VO2薄膜的相变机理和研究进展

掺杂VO2薄膜是一种具有相变特性的功能材料,具有广阔的应用前景.本文综述了掺杂VO2薄膜的相变机理、制备方法和应用前景,并指出掺杂VO2薄膜的发展趋势,以期更好地探讨掺杂VO2薄膜的应用研究.     

循环电场下钙钛矿铁电薄膜的极化疲劳机制

将循环电场引起电荷注入并产生局部相分解的理论引入到氧空位模型中,建立了一个解析形式的钙钛矿结构铁电薄膜极化疲劳模型.结合该模型讨论了铁电薄膜与金属电极间的低介电常数界面层对疲劳特性的影响,认为界面层对疲劳的产生起关键作用.运用该模型分析了不同松弛时间、电压、温度下的疲劳特性,并与已报道的实验结果进行了对比,模型计算结果与实验数据具有很好的一致性.     

稀土钙钛矿氧氮化物的研究进展

近年来,稀土钙钛矿氧氮化物因其出色的多功能性以及在光学、光催化、介电和磁性材料等领域的应用前景备受关注.本文介绍了稀土钙钛矿氧氮化物的结构稳定性计算方法,总结了其制备方法,最后阐述了其主要应用情况,并对其进一步研究和发展进行了展望.     

不同表面层铁电薄膜的相变理论研究

基于横场伊辛模型,利用平均场近似理论推导久期方程的解,研究了单、双表面层铁电薄膜在不同总层数时,系统表面交换相互作用和内、外横场参量对铁电-顺电相变的影响,讨论了铁电薄膜各交换相互作用和横场参数以及薄膜层数对单、双表面铁电薄膜相图的影响,并计算了各个相互作用参数的过渡值特性.研究结果表明:薄膜总层数n、表面层数、内外部横场、表面交换相互作用都会改变铁电薄膜的相图.利用薄膜的尺寸效应和表面效应,增大系统总层数、表面层数和表面交换相互作用,可以提高薄膜相变温度,扩大铁电相区域,从而有利于改善铁电功能器件的环境温度.     

铁电晶体KNbO3的研究进展

本文评述了近年来国内外对铁电晶体KNbO3在激光倍频和声表面波应用研究方面取得的显著进展,简述了新近生长该晶体的几种方法.最后对KNbO3晶体产业化前景作出了评估.     

负热膨胀铁电晶体研究进展

近些年来,负热膨胀材料已成为材料科学的研究热点之一.本文总结了负热膨胀材料发展历程及负热膨胀机理,重点介绍钙钛矿结构和钨青铜结构铁电晶体的生长和热膨胀特性,探讨了晶体结构、铁电相变及负热膨胀机理的关系,对负热膨胀铁电晶体研究和应用提出了建议.