【摘 要】
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有机-无机杂化钙钛矿(OIHPs)是同时具有半导体性质、铁电极化、自旋轨道耦合三大物理属性的新型多功能材料,这三大属性可使光伏、发光、自旋效应有效的联系起来。综合考虑半
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有机-无机杂化钙钛矿(OIHPs)是同时具有半导体性质、铁电极化、自旋轨道耦合三大物理属性的新型多功能材料,这三大属性可使光伏、发光、自旋效应有效的联系起来。综合考虑半导体性质、铁电极化、自旋轨道耦合,将为进一步发展光伏、发光、自旋电子提供创新型思路。本课题以制备有机-无机杂化钙钛矿代表性半导体材料CH3NH3PbI3-xClx的光伏器件和自旋电子器件为基础,主要通过阻抗谱、磁电阻、电子顺磁共振、磁致光电流及相关理论模型来表征和研究电荷载流子以及自旋极化电子在该类器件中的电学输运现象,深入探索CH3NH3PbI3-xClx在光伏体系中的表面极化和复合机理,以及CH3NH3PbI3-xClx在自旋光电子体系中与铁磁材料镍(Ni)所构成的自旋界面。该课题在这两大方面阐明如下关键性科学问题:1.在光伏方面,钙钛矿太阳能器件在稳态和工作状态下,其表面极化和缺陷态诱导电子-空穴复合,以及表面能带间复合对电荷载流子输运和电子-空穴复合有重要影响。同时,钙钛矿界面耗尽层所对应的耗尽层电容(Cdl)在低光强(1×10-3 mW/cm2)下能被抑制,其表面电容(Cs)只能在较低的激发频率下存在。2.在自旋光电子方面,通过磁电阻对Ni/CH3NH3PbI3-xClx/Ni钙钛矿自旋阀进行表征,揭示出Ni与CH3NH3PbI3-xClx界面存在自旋依赖性,利用电容-频率(C-f)表征手段证实界面处自旋聚集,进一步借助电子顺磁光谱(EPR)和磁致光电流阐述Ni/CH3NH3PbIxCl1-x自旋界面的物理属性。这两项课题对推动自旋光电子学基础研究具有重要贡献。
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