Im体育官方版app下载物理与电子科学学院保秦烨教授课题组针对3D/2D钙钛矿半导体异质结对器件结构的依赖性，解析出其界面电子结构特性，以此提出了一种钝化偶极桥联Passivating Dipole Bridged的界面调控概念，解决了3D/2D异质结在倒置结构光电器件中光电转化效率低的问题。近期，该研究成果以"Passivating Dipole Layer Bridged 3D/2D Perovskite Heterojunction for Highly Efficient and Stable p-i-n Solar Cells"为题发表在Advanced Materials上，Im体育官方版app下载为论文第一完成单位，保秦烨教授为论文通讯作者。
Im体育官网app保秦烨课题组在3D/2D异质结界面电子结构研究领域取得进展
3D/2D钙钛矿半导体异质结可以将3D钙钛矿的高光电转化效率优点和2D钙钛矿的高稳定性优点结合起来，是实现高效、稳定钙钛矿光电器件的理想方案。然而，相同的3D/2D异质结在正置n-i-p结构器件中光电性能高，但是在倒置p-i-n器件结构中光电性能低。鉴于此，课题组利用光电子能谱(UPS/IPES/XPS)超高真空互联原位表征技术，系统解析了其界面电子结构特性。研究发现，3D/2D钙钛矿半导体异质结在倒置p-i-n器件中界面电子结构失配，存在较大的电子提取势垒（图1），制约了器件的光电性能。
图1. 3D/2D钙钛矿半导体异质结制备、界面电子结构特性。
进一步，以此提出了一种钝化偶极桥联Passivating Dipole Bridged的界面调控概念，在3D和2D半导体层之间引入钝化偶极层（PDL），成功调节界面能带，消除电子结构失配，提升电子从3D到2D层的提取效率，并且通过共价键与3D钙钛矿发生强相互作用，钝化表面缺陷，抑制非辐射复合能量损失（图2），最终实现了3D/2D异质结在倒置p-i-n器件效率与3D/2D异质结正置n-i-p器件的效率相当，达到同一水平（图3）。该工作加深了对3D/2D异质结构电子结构与器件性能之间关系的理解。
图2.引入钝化偶极层前后，器件物理与能量损失对比分析。
图3. 3D/2D异质结倒置p-i-n器件效率（This work）与3D/2D异质结正置n-i-p器件效率（Ref.）对比。
该研究得到了国家自然科学基金委优青、国际合作重点项目的支持。同时，该工作得到了Im体育官方版app下载公共创新服务平台——物质表征中心光电子能谱原位分析系统（闵行）的支持，以及精密光谱科学与技术国家重点实验室在超快动力学方面的支持。
附：
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202309991
来源｜物理与电子科学学院、科技处 编辑｜毛宇彤 编审｜郭文君
