宾夕法尼亚州立大学的马特·卡罗尔 钙钛矿层(1)表面的形貌图和显示导电边缘的同一层的电流图像
信用:宾夕法尼亚州立大学 研究人员发现了一种新的二维钙钛矿材料，其边缘像金属一样导电，核心是绝缘的，他们说这种独特的性质在太阳能电池和纳米电子学中有应用
宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程助理研究教授、该项研究的主要作者王凯说:“对这些二维钙钛矿材料层边缘类似金属的导电状态的观察，为改善下一代光电子学的性能和开发创新的纳米电子学提供了一种新的途径。”
王和宾夕法尼亚州立大学的一组研究人员在合成用于下一代太阳能电池的卤化铅钙钛矿材料时发现了这一点
钙钛矿是一种晶体结构的材料，能很好地吸收可见光，是开发刚性和柔性太阳能电池的重点领域，这种电池可以在商业上与传统的硅电池竞争
这些二维钙钛矿材料比硅制造成本更低，并且在吸收太阳光方面具有同等的效率
科学家们说，发表在《科学进展》杂志上的这些发现为钙钛矿材料中的电荷和能量流动提供了新的见解，这对技术的持续进步非常重要
“我认为这项工作的美妙之处在于，我们发现了一种材料，它的边缘与核心相比有着完全不同的性质，”宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程教授兼研究副总裁沙莎克·普里亚说
“电流可以在材料的边缘流动，而不是在中心，这是非常不寻常的，这对太阳能电池架构的设计有着巨大的影响
" 二维钙钛矿材料由薄的、交替堆叠的有机和无机层组成
有机层保护卤化铅晶体的无机层免受湿气的影响，湿气会使三维形式的材料退化
这种分层结构导致沿垂直和平行方向的电导率变化很大
使用扫描和绘图技术，研究人员发现二维单晶的锐边显示出非常大的自由电荷载流子密度
“这项工作揭示了晶体层边缘和核心区域在光电性能上的明显差异，这可以为回答光电子学领域提出的关于这些二维钙钛矿材料的其他重要问题提供线索，”王说
研究人员说，这些发现可以通过在设备内提供额外的充电路径来提高太阳能电池和发光二极管技术的性能
这一发现也为纳米电子学中创新的一维导电技术的发展打开了大门
普里亚说:“在这些材料的整个长度上，金属和半导体之间有一个结，有许多基于这个结的假设器件。”
研究人员说，由于在边缘发现了强电流，二维钙钛矿晶体也可能是摩擦电纳米发电机的良好候选物
纳米发电机将运动转化为电能，这可能导致可穿戴技术，利用光能和机械能以及输入为手机和其他设备充电
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