作者:克莱姆森大学 左起，潘·阿迪卡里、劳伦斯·科尔曼和卡尼什卡·科贝卡杜瓦在物理和天文学系的UPQD实验室对准超快激光
学分:克莱姆森大学 通过在光物理实验中使用激光光谱学，克莱姆森大学的研究人员开辟了一个新的领域，可以为电子设备提供更快、更便宜的能源
这种采用溶液处理钙钛矿的新方法旨在彻底改变各种日常用品，如太阳能电池、发光二极管、智能手机光电探测器和计算机芯片
溶液处理过的钙钛矿是屋顶太阳能电池板、医疗诊断用x光探测器和日常照明用发光二极管的下一代材料
该研究团队包括一对研究生和一名本科生，他们由高建波指导，高建波是科学学院物理和天文系量子器件超快光物理组的组长
这项合作研究发表在3月12日的高影响力期刊《自然通讯》上
这篇文章的题目是“有机金属卤化物钙钛矿薄膜中俘获载流子的超快时间和超高能量分辨率的原位观察”
" 主要研究员是高，他是凝聚态物理的助理教授
合著者包括研究生Kanishka Kobbekaduwa(第一作者)和UPQD小组的潘·阿迪卡里，以及物理系大四学生劳伦斯·科尔曼
《克莱姆森》的其他作者是阿帕陶·拉奥
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伯恩物理学教授和高的中国访问学生刘克贤
“钙钛矿材料是为太阳能电池和发光二极管等光学应用而设计的，”研究生、该研究文章的第一作者科贝卡杜瓦说
“这很重要，因为与目前的硅基太阳能电池相比，它更容易合成
这可以通过溶液处理来完成——而在硅中，你必须有不同的方法，这些方法更加昂贵和耗时
" 这项研究的目标是制造更高效、更便宜、更容易生产的材料
高团队使用的独特方法——采用超快光电流光谱——比大多数方法具有更高的时间分辨率，以便定义俘获载流子的物理性质
这里，努力是以皮秒来衡量的，也就是万亿分之一秒
“我们用这种(钙钛矿)材料制造设备，我们用激光照射它，激发材料中的电子，”科贝卡杜瓦说
“然后通过使用外部电场，我们产生光电流
通过测量光电流，我们实际上可以告诉人们这种材料的特性
在我们的例子中，我们定义了俘获态，它是材料中的缺陷，会影响我们得到的电流
" 一旦定义了物理学，研究人员就可以识别出缺陷——这最终会导致材料的低效
当缺陷减少或钝化时，这可以导致效率的提高，这对于太阳能电池和其他器件是至关重要的
随着材料通过溶液工艺如旋涂或喷墨印刷产生，引入缺陷的可能性增加
这些低温方法比产生纯材料的超高温方法更便宜
但代价是更多的材料缺陷
在这两种技术之间取得平衡意味着以更低的成本获得更高质量和更高效的设备
通过向材料发射激光来测试衬底样品，以确定信号如何通过它传播
使用激光照射样品并收集电流使这项工作成为可能，并使其有别于其他不使用电场的实验
“通过分析电流，我们能够看到电子是如何运动的，以及它们是如何从缺陷中出来的，”UPQD小组的阿迪卡里说
“这是可能的，因为我们的技术涉及超快时间尺度和电场下的原位装置
一旦电子落入缺陷，那些使用其他技术进行实验的人就不能把它取出来
但是我们可以把它取出来，因为我们有电场
电子在电场下带电荷，它们可以从一个地方移动到另一个地方
我们能够分析它们在材料内部从一点到另一点的传输
" 这种传输和材料缺陷对其的影响会影响这些材料和使用它们的设备的性能
这都是学生们在导师的指导下做出的重要发现的一部分，这些发现会产生涟漪，导致下一个重大突破
“学生不仅在学习；他们实际上是在做这项工作，”高说
“我很幸运拥有才华横溢的学生，当他们受到挑战和想法的激励时，他们将成为有影响力的研究人员
这都是学生们在导师的指导下做出的重要发现的一部分，这些发现会产生涟漪，从而导致下一个重大突破
我们也非常感谢与来自洛斯阿拉莫斯国家实验室的顶尖材料科学家什里图·什雷斯塔和万依·聂的紧密合作
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