微纳电子研究团队介绍

2020-06-22 13:34 点击数:

微纳电子研究团队现有教职工8人,其中教授3人、副教授5人。主要研究方向为有机半导体高性能化及多功能化,其中包括高性能柔性电路、柔性混合电子学及光电磁转换物理机制等。具体成员及研究方向如下所示:

 

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刘剑刚,教授,本科毕业于吉林大学化学系,研究生毕业于中国科学院长春应用化学研究所。要从事有机光电子器件有源层结构调控及大面积溶液加工相关研究。2010年以来,在Adv. Funct. Mater.MacromolecularScience China Chemistry等期刊以第一或通讯作者发表SCI论文41篇(一区文章23篇,二区文章11篇)。主持国家自然科学基金青年基金1项,面上项目2项,作为骨干成员参与国家重点研发计划2项。主要研究成果包括:

OTFT有源层凝聚态结构调控与机理研究

共轭聚合物因其具有独特的结构特征(π电子共轭体系)、溶液加工特性及光电性质可调等优异特点,广泛应用于有机场效应晶体管、太阳能电池及发光二极管等领域。作为光电功能材料,共轭聚合物的载流子迁移率是决定有机光电器件性能的重要参数,它不仅取决于组成共轭聚合物基元的分子结构,还取决于薄膜中共轭聚合物的凝聚态结构。我们从热力学角度及动力学角度,分别阐释了共轭聚合物分子堆积行为的影响因素,并以此为基础实现了共轭聚合物凝聚态结构的可控调节。主要研究内容包括:(1)共轭聚合物溶液状态调控降低分子缠结程度。我们研究了溶液中刚性分子聚集状态及构象对其凝聚态结构的影响,揭示出链缠结为此类共轭高分子结晶的限制因素。提出利用超声震荡、添加剂及固溶剂等手段降低溶液中分子链缠结状态,增加溶液中单链含量,提高分子自组织能力。(2)提高晶区分子耦合程度及控制晶区取向排列。薄膜凝聚态结构是制约其载流子迁移率的关键因素。我们研究了分子构象对聚合物有序聚集程度的影响,揭示了共轭聚合物形貌有序性提高源于晶区内部分子耦合程度的提高,并通过调控聚合物分子结晶成核机制、基底与溶液润湿性及成膜过程溶剂挥发动力学,在优化分子耦合程度的基础上提高分子取向度和堆叠有序程度、优化晶体间链接程度与链接方式,降低了载流子传输过程中晶体内部及晶界间传输势垒。(3)制备大尺寸纳米线。通过调节溶剂-溶质相互作用参数等降低分子缠结程度,在此基础上调节溶剂极性及溶液温度等降低分子内聚集并增加分子共平面性,实现聚合物生长形成纳米线的热力学基础;同时结合溶剂挥发动力学,促进晶体生长速率与溶剂挥发速率匹配,实现了共轭聚合物纳米线的制备。

 

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2.有机太阳能电池活性层形貌调控与机理研究

有机薄膜太阳能电池的活性层纳米微结构对器件能量转换效率具有重要影响。例如,共轭聚合物有序堆叠程度决定了有源层光子吸收效率、激子扩散长度及载流子迁移率;共混体系相分离尺寸决定了激子扩散效率,而相分离结构决定了载流子传输及收集效率;另外,相区纯度及界面扩散程度主要影响电荷转移态分离效率及载流子传输过程中的双分子复合。因此,掌握薄膜形态调控的热力学和动力学因素,理解共轭聚合物分子链刚性对相分离及结晶的竞争与耦合关系,构建有利于有机光电器件性能提高所需要的各种薄膜形态结构,对有机光电器件的性能提高与商业化具有重要意义。我们从热力学角度及动力学角度,分别阐释了活性层微纳结构的影响因素,并以此为基础实现了活性层相分离结构的可控调节;在此基础上与roll-to-plate等工艺结合实现了太阳能电池的大面积溶液加工。主要研究内容包括:(1)结晶动力学调控活性层结构。针对有源层结构为热力学亚稳态、可控性差这一问题,我们将溶液的热力学与动力学因素相结合,通过结晶诱导/限制相分离、结晶速率匹配等原理调节相分离与结晶间竞争耦合关系,实现了不同共混体系有源层相分离结构、相区尺寸及纯度、给受体分子取向的多层次结构构筑;建立了有源层结构与器件光物理过程间关系,成功制备了聚合物/富勒烯、聚合物/非富勒烯及全聚合物共混体系高性能器件。(2)活性层的大面积溶液加工:卷对卷(R2R)印刷工艺是目前学术界公认的可以实现小面积电池器件向可产业化应用的大面积光伏模组转化的关键技术。然而,溶剂挥发过程中液膜不同区域挥发速率不一致,导致薄膜厚度波动大、均一性差。针对以上问题,我们通过降低液膜边缘与中心挥发速率差、利用马拉哥尼流动等原理抑制了大面积成膜过程中液膜内部径向流动,提高了薄膜的均一性;通过调节溶液性质(雷诺数、韦伯数)、成膜过程中出液及基板移动速率等,实现了薄膜厚度可控,为制备大面积高性能器件奠定基础。

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科研项目情况:

1.全共轭聚合物共混薄膜分子Face-on/ Face-on取向调控,国家自然科学基金面上项目,项目负责人,2018-2021,63万元(直接经费)。

2.共轭聚合物π-π堆积间距及凝聚态结构调控和器件性能的研究,国家自然科学基金面上项目,项目负责人,2015-2018,88万元。

3.富勒烯聚集抑制双分子穿插构建聚合物/富勒烯互穿网络结构,国家自然科学基金青年科学基金项目,项目负责人,2014-2016,25万元。

4.印刷OLED显示关键材料与器件技术-高性能磷光材料的分子设计、合成与发光性能、器件性能,科技部国家重点研发计划,课题骨干,2016-2020,880万元(作为骨干成员获得经费85万元)。

5.印刷OLED显示材料产业化示范,科技部国家重点研发计划,课题骨干,2017-2021,228万元(作为骨干成员获得经费32万元)。

代表性文章:

1.Jiangang Liu*,Shuyi Zeng, Zhiguo Zhang,* Jing Peng, and Qiuju Liang*, Optimizing the phase-separated domain size of the active layer via sequential crystallization in all-polymer solar cells,J. Phys. Chem. Lett.,2020, 11, 2314−2321.

2.Jiangang Liu*,Shuyi Zeng, Peng Jing, Kui Zhao,*Qiuju Liang,*Investigating the effect of cosolvents on P3HT/O-IDTBR film-forming kinetics and film morphology,J. Energy Chem., 2020, 51, 333-341.

3.Qiaoqiao Zhao, Xinhong Yu, Zhiyuan Xie,Jiangang Liu*and Yanchun Han*, Face-on orientation and vertical phase separation of p-DTS(FBTTh2)2/PC70BM induced by epitaxial crystallization of polymer interface layer,Org. Electron., 2020, 77, 105512.

4.Qiuju Liang, Xuechen Jiao, Ye Yan, Zhiyuan Xie, Guanghao Lu,Jiangang Liu*and Yanchun Han*, Separating crystallization process of P3HT and O-IDTBR to construct highly crystalline interpenetrating network with optimized vertical phase separation,Adv. Funct. Mater., 2019, 1807591.

5.Qiuju Liang, Jie Han, Chunpeng Song, Jingming Xin, Xinhong Yu, Zhiyuan Xie, Detlef-M. Smilgies, Kui Zhao*,Jiangang Liu*and Yanchun Han*, Reducing the confinement of PBDB-T to ITIC to improve the crystallinity of PBDB-T/ITIC blends.J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 15610-15620.

6.Qiaoqiao Zhao, Xinhong Yu, Zhiyuan Xie,Jiangang Liu*and Yanchun Han*, Optimizing H-/J-Type Aggregation and vertical phase separation to improve photovoltaic efficiency of small molecule solar cells by adding a macromolecule additive.ACS Appl. Energy. Mater., 2018, 1, 6338−6344.

7.Jiangang Liu*, Jie Han, Qiuju Liang, Jingming Xin, Yabing Tang, Wei Ma, Xinhong Yu and Yanchun Han*, Balancing crystal size in small-molecule nonfullerene solar cells through fine-tuning the film-forming kinetics to fabricate interpenetrating network,ACS Omega, 2018, 3, 7603−7612. (Invited Paper)

8.Liang Chen, Kefeng Zhao, Xinxiu Cao,Jiangang Liu*, Xinhong Yu and Yanchun Han*, Nanowires of conjugated polymer prepared by tuning the interaction between the solvent and polymer,Polymer, 2018, 149, 23-29.

9.Rui Zhang, Ye Yan, Hua Yang, Xinhong Yu,Jiangang Liu*, Jidong Zhang* and Yanchun Han*, The broken out and confinement phase separation structure evolution with the solution aggregation and relative crystallization degree in P3HT/N2200,Polymer, 2018, 138, 49-56.

10.Qiuju Liang, Jie Han, Hongxiang Li, Liang Chen, Zhiyuan Xie, Jiangang Liu* and Yanchun Han*, Uniform, high crystalline, (100) crystal orientated perovskite films without PbI2 residue by controlling the nanostructure of PbI2,Org. Electron., 2018, 53, 26-34.

11.Qiuju Liang,Jiangang Liu*and Yanchun Han*, Optimizing film morphology and crystal orientation of perovskite for efficient planar-heterojunction solar cells by slowing crystallization process.Org. Electron., 2018, 62, 26-34.

12.Chunpeng Song, Yi Qu*,Jiangang Liu*and Yanchun Han*,Phase-separated mechanism and morphological control of all-polymer solar cells,Acta Polymerica Sinica, 2018, 2, 145-163.

13.Liang Chen, Kefeng Zhao, Shuaijie Chi,Jiangang Liu*, Xinhong Yu and Yanchun Han*, Improving fiber alignment by increasing planar conformation of the isoindigo-based conjugated polymers.Mater. Chem. Front., 2017, 1, 286-293.

14.Qiuju Liang, Jie Han, Chunpeng Song, Zaiyu Wang, Jingming Xin, Xinhong Yu, Zhiyuan Xie, Wei Ma*,Jiangang Liu*and Yanchun Han*,Tuning molecule diffusion to control the phase separation of the p-DTS(FBTTh2)2/EP-PDI blend system via thermal annealing.J. Mater. Chem. C, 2017, 5, 6842-6851.

15.Xinxiu Cao, Zhonghui Du, Liang Chen, Kefeng Zhao, Hongxiang Li,Jiangang Liu*and Yanchun Han*, Long diketopyrrolopyrrole-based polymer nanowires prepared by decreasing the aggregate speed of the polymer in solution.Polymer, 2017, 118, 135-142.

16.Rui Zhang, Hua Yang, Ke Zhou, Jidong Zhang, Xinhong Yu,Jiangang Liu*and Yanchun Han*, Molecular orientation and phase separation by controlling chain segment and molecule movement in P3HT/N2200 blends.Macromolecules, 2016, 49, 6987–6996.

17.Mingguang Li, Qiuju Liang, Qiaoqiao Zhao, Ke Zhou, Xinhong Yu, Zhiyuan Xie,Jiangang Liu*and Yanchun Han*, A bi-continuous network structure of p-DTS(FBTTh2)2/EP-PDI via selective solvent vapor annealing.J. Mater. Chem. C., 2016, 4, 10095-10104.

18.Liang Chen, Shuaijie Chi, Kefeng Zhao,Jiangang Liu*, Xinhong Yu and Yanchun Han*, Aligned films of the DPP-Based conjugated polymer by solvent vapor enhanced drop casting.Polymer2016, 104, 123-129.

19.Qiaoqiao Zhao, Xinhong Yu,Jiangang Liu*and Yanchun Han*, Increasing H-aggregation of p-DTS(FBTTh2)2 to improve photovoltaic efficiency by solvent vapor annealing.Org. Electron.,2016, 37, 6-13.

20.Jiangang Liuand Yanchun Han*, The effect of intercalated behavior in polymer/fullerene blend on the performance of organic bulk heterojunction solar cells.Sci.China-Chem., 2015, 45, 295-307.


刘炜,副教授,本科毕业于武汉大学物理科学与技术学院,研究生毕业于中国科学院大学半导体研究所。要从事化合物半导体光电子材料性能表征和器件结构优化等相关研究。2015年以来,在Opt. ExpressAppl. Surf. Sci.J. Alloy Compd.等期刊以第一或通讯作者发表SCI论文14篇。主持国家自然科学基金青年基金1项,陕西省自然科学基金面上项目1项,中国博士后科学基金面上(一等)资助1项。主要研究成果包括:

 

绿色InGaN/GaN多量子阱材料及相关器件的光电特性表征与研究

(1)研究了InGaN/GaN多量子阱(MQW)的结构参数对样品的变温光致发光(PL)特性的影响。利用带尾态模型分析了具有不同InGaN阱层厚度的MQW的变温PL谱。发现在薄阱样品中,由In组分波动形成的深局域态主导了发光过程;而在厚阱样品中,由阱层厚度波动形成的浅局域主导了整个发光过程。此外,当InGaN阱中的In含量较高时,MQW样品PL谱的光谱宽度会出现随温度升高而变窄的反常现象。我们认为这是由于失配位错等晶体缺陷可能优先出现在浅局域中心内,导致高温时浅局域态发光效率的显著下降,从而引起PL谱宽的变窄。

(2)研究了绿光MQW的电致发光谱(EL)随注入电流的变化情况。发现随注入电流增加,In含量不同的MQW的EL光谱宽度的变化趋势是不同的。我们从库伦屏蔽效应、局域态效应、非辐射复合损耗和能态填充等方面,对EL谱宽随注入电流变化的物理机制进行了深入分析,并给出了合理的解释。

(3)研究了绿光MQW LED在大电流下发光效率随注入电流增大而下降的现象,即droop效应。发现在极化效应、退局域效应、SRH非辐射复合过程等多种物理因素的共同作用下,绿光LED的droop行为会随着InGaN阱层厚度的增加出现先增强,而后减弱的现象。此外,针对发光差的LED的droop往往比较弱,以及发光波长较长的LED的droop较严重等现象也进行了研究。发现强烈的SRH非辐射复合过程和强的极化效应都会通过改变MQW有源区中的载流子密度n,对LED的droop行为产生影响。因此,相比于常规的EQE-I曲线,研究EQE-n曲线有助于更深刻的阐明droop现象背后的物理本质。

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科研项目情况:

1.基于MOCVD技术的自组装绿光InGaN量子点发光机理研究,国家自然科学基金青年科学基金项目,项目负责人,2017-2019,25万元。

2.高In组分InGaN量子点的发光特性及其载流子动力学研究,陕西省自然科学基础研究计划——一般项目(面上),项目负责人,2019-2020,3万元。

3.自组装绿光InGaN量子点的生长动力学研究,60批中国博士后科学基金面上资助一等资助,项目负责人,2017-2018,8万元。

代表性文章:

21.W. Liu,F. Liang, D. G. Zhao, J. Yang, D. S. Jiang, J. J. Zhu and Z. S. Liu, “Effects of photogenerated carriers in GaN layers on the photoluminescence characteristics of violet light-emitting InGaN/ GaN multiple quantum wells”,Mater. Res. Expressvol. 6, pp. 076203 (2019)

22.W. Liu, J. Yang*, D. G. Zhao*, D. S. Jiang, J. J. Zhu, P. Chen, Z. S. Liu, F. Liang, S. T. Liu, Y. Xing, L. Q. Zhang, W. J. Wang, M. Li, Y. T. Zhang, G. T. Du, “Energy band tilt in ultra-thin InGaN film affected by the surface adsorption and desorption”,Appl. Surf. Sci.vol. 456, pp. 487-492 (2018)

23.W. Liu, D. G. Zhao*, D. S. Jiang, P. Chen, D. P. Shi, Z. S. Liu, J. J. Zhu, J. Yang, X. Li, F. Liang, S. T. Liu, Y. Xing, L. Q. Zhang, W. J. Wang, M. Li, Y. T. Zhang, G. T. Du, “Effect of carrier transfer process between two kinds of localized potential traps on the spectral properties of InGaN/GaN multiple quantum wells”,Opt. Expressvol. 36, pp. 3427-3434 (2018)

24.W. Liu, D. G. Zhao*, D. S. Jiang, P. Chen, D. P. Shi, Z. S. Liu, J. J. Zhu, J. Yang, X. Li, F. Liang, S. T. Liu, Y. Xing, H. Long and M. Li, “Influence of indium content on the unintentional background doping and device performance of InGaN/GaN multiple-quantum-well solar cells”,IEEE J. Photovolt.vol.7, pp. 1017-1023 (2017)

25.W. Liu, D. G. Zhao*, D. S. Jiang, P. Chen, D. P. Shi, Z. S. Liu, J. J. Zhu, J. Yang, X. Li, F. Liang, S. T. Liu, Y. Xing, L. Q. Zhang, M. Li and J. Zhang, “Comparative study on the InGaN multiple-quantum-well solar cells assisted by capacitance-voltage measurement with additional laser illumination”,J. Alloy Compd.vol. 725, pp. 1130-1135 (2017)

26.W. Liu, D. G. Zhao*, D. S. Jiang, P. Chen, Z. S. Liu, J. J. Zhu, X. Li, F. Liang, J. P. Liu, L. Q. Zhang, H. Yang, Y. T. Zhang and G. T. Du, “Shockley-Read-Hall recombination and efficiency droop in InGaN/GaN multiple-quantum-well green light-emitting diodes”,J. Phys. D Appl. Phys.vol. 49, pp. 145104 (2016)

27.W. Liu, D. G. Zhao*, D. S. Jiang, P. Chen, Z. S. Liu, J. J. Zhu, M. Shi, D. M. Zhao, X. Li, J. P. Liu, S. M. Zhang, H. Wang, H. Yang, Y. T. Zhang and G. T. Du, “Temperature dependence of photoluminescence spectra for green light emission from InGaN/GaN multiple wells”,Opt. Expressvol. 23, pp. 15935-15943 (2015)

28.W. Liu, D. G. Zhao*, D. S. Jiang, P. Chen, Z. S. Liu, J. J. Zhu, M. Shi, D. M. Zhao, X. Li, J. P. Liu, S. M. Zhang, H. Wang and H. Yang, “Localization effect in green light emitting InGaN/GaN multiple quantum wells with varying well thickness”,J. Alloy Compd.vol. 625, pp. 266–270 (2015)


梁秋菊,副教授,本科毕业于吉林大学理科实验班,研究生毕业于中国科学院大学。要从事有机光电子器件及钙钛矿光伏电池的活性层形貌调控及器件性能、稳定性优化等相关研究。在Advanced Functional MaterialsJournal Physical Chemistry Letters等期刊以第一或通讯作者发表SCI论文8篇(一区文章2篇,二区文章3篇)。主持国家自然科学基金青年基金1项,校际合作项目1项,作为骨干成员参与国家自然科学基金面上项目2项。主要研究成果包括:

1)共轭分子共混体系相分离结构调控与光物理过程研究。在共混体系相分离热力学基础上揭示了给受体结晶顺序、结晶速率等动力学因素对相分离结构的影响;结合结晶诱导/限制相分离、附生结晶及粘弹相分离等原理构筑了纳米级互穿网络结构;揭示了电荷转移态分离效率、载流子迁移率及双分子复合几率与相分离结构间关系。2)钙钛矿晶体结构调控及器件性能与稳定性的研究。通过引入聚合物分子或溶剂蒸汽分子,控制钙钛矿晶体前驱体的热力学稳定态及晶体生长动力学,制备了大尺寸、晶体取向可控且耐水氧程度高的钙钛矿多晶薄膜;揭示了钙钛矿晶体取向与载流子寿命及晶体耐水氧程度间关系;通过控制钙钛矿晶体取向,实现了光伏电池性能与器件稳定性的双重提高。

 

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科研项目:

1.共轭聚合物/非富勒烯光伏电池活性层共混相调控,国家自然科学基金青年项目,项目负责人,2020-2022年,26万元。

2.飞机燃油系统微生物检测及防控方法, “一带一路”及校际重要合作伙伴科技合作种子基金,项目负责人,2019-2020年,20万元。

3.中央高校基础业务费,基于非富勒烯受体光伏电池活性层共混相调控,项目负责人,2020-2021,20万元。

4.全共轭聚合物共混薄膜分子Face-on/Face-on取向调控,国家自然科学基金面上项目,参与,2018-2021,63万元。

5.共轭聚合物π-π堆积间距及凝聚态结构调控和器件性能的研究,国家自然科学基金面上项目,参与,2015-2018年,88万元。

 

代表性论文:

[1]Liang Q, Jiao X, Yan Y, et al. Advanced Functional Materials, 2019, 1807591. IF:15.62

[2]Liang Q, Liu J, Cheng Z, et al. Journal of Materials Chemistry A, 2016, 4: 223–232. IF: 10.73.

[3]Liang Q, Han J, Song C, et al. Journal of Materials Chemistry A, 2018, 6: 15610-15620. IF: 10.73

[4]Liang Q, Han J, Song C, et al. Journal of Materials Chemistry C, 2017, 5: 6842-6851. IF: 6.64

[5]Liang Q, Han J, Li H, et al. Organic Electronics, 2018, 53: 26-34. IF: 3.48

[6]Liang Q, Liu J, Han Y, Organic Electronics, 2018, 62, 26-34. IF: 3.48

[7]Liu G*, Zeng S, Zhang Z*, Peng J, andLiang Q*, Journal Physical Chemistry Letters, 2020, 11, 2314−2321.IF: 7.91

[8] Liu G*, Zeng S, Zhang Z*, Peng J, Zhao K*,Liang Q*, Journal of Energy Chemistry, 2020, 51, 333-341.IF: 4.65


王昆,副教授,于2019年博士毕业于德国慕尼黑工业大学,主要研究方向为光电转换材料与器件,包括太阳能电池、光探测器等,并使用先进散射方法分析材料的微纳米结构。在Adv. Mater.,Adv. Funct. Mater.,Angew. Chem. Int. Ed.,Nano Lett.,Nanoscale Horiz.,J. Mater. Chem. A,J. Phys. Chem. Lett.,ACS Appl. Mater. Interfaces等知名期刊发表研究型论文23篇(IF>10: 6篇,一区文章15篇)。

 

新型薄膜太阳能电池的研究

新型薄膜太阳能电池基于光生伏特效应,可有效地将太阳光能转变为电能,具有质量轻、制备简单、价格低廉以及柔性等优点,在人们生产生活方面都有重要应用。活性层作为新型薄膜太阳能电池的重要组成部分,其形貌、结晶性等结构对光电性能影响显著,是提高器件性能的关键。然而活性层的结构状态受到半导体材料种类、制备过程、制备环境等多方面的影响,对其结构的精准调控成为提高器件性能的难点。此外,对其形貌、结晶性等调控机制的研究仍不够深入。本课题组主要研究太阳能电池中活性层的结构和器件性能的关联性。探索的器件主要有有机太阳能电池、染料敏化太阳能电池、有机-无机杂化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池等。通过研究这些器件中活性层形貌对器件性能的具体影响,建立结构与性能的关联,从而通过调控活性层结构提高器件性能。

 

先进散射方法研究半导体材料的结构

先进散射方法主要包括掠入射小角/广角X-射线散射以及掠入射中子散射方法等,能够无损分析薄膜样品表面和内部的纳米颗粒、纳米孔洞等纳米结构的尺寸、分布以及晶体取向、晶格间距、晶体大小等形貌结构特征,在化学、物理、材料、生物等诸多领域都有广泛的应用。对于太阳能电池等半导体光电器件,可通过先进散射方法全面分析活性层薄膜的形貌结构。此外,先进散射方法可进行原位测试,有效地对成膜过程进行跟踪,探索薄膜形貌演变规律以及结晶机制等成膜动力学。同时也可与器件性能测试相结合,实时检测材料结构变化对器件性能的影响,对提高器件性能意义显著。本课题组主要运用先进散射方法研究新型半导体光电器件中活性层薄膜的成膜动力学以及活性层结构对器件性能的影响机制,为半导体光电器件中活性层形貌调控提供理论支撑,同时为进一步提高器件效率及稳定性奠定基础。

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代表性文章:

1.K. Wang, N. Hohn, L. P. Kreuzer, T. Widmann, M. Haese, J.-F. Moulin, P. Müller-Buschbaum. Morphology tuning of ZnO/P3HT/P3HT-b-PEO hybrid films deposited via spray or spin-coating. ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 10998.

2.K. Wang, V. Körstgens, D. Yang, N. Hohn, S. V. Roth, P. Müller-Buschbaum. Morphology control of low temperature fabricated ZnO nanostructures for transparent active layers in all solid-state dye-sensitized solar cells. J. Mater. Chem. A 2018, 6, 4405.

3.K. Wang, L. Bießmann, M. Schwartzkopf, S. V. Roth, P. Müller-Buschbaum. Tuning of the morphology and optoelectronic properties of ZnO/P3HT/P3HT‑b‑PEO hybrid films via spray deposition method. ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 20569.

4.K. Wang, S. Xia, W. Cao, N. Hohn, S. Grott, L. P. Kreuzer, M. Schwartzkopf, S. V. Roth, P. Müller-Buschbaum. Comparison of UV-irradiation and sintering on mesoporous spongelike ZnO films prepared from PS-b-P4VP templated sol-gel synthesis. ACS Appl. Nano Mater. 2018, 1, 7139.

5.K. Wang, C. Zhao, Z. Zhang, S. Min, X. Qian. A facile one-step route to synthesize three-layer nanostructure of CuS/RGO/Ni3S2 and its high electrochemical performance. RSC Adv. 2016, 6, 16963.

6.K. Wang, X. Dong, C. Zhao, X. Qian, Y. Xu. Facile synthesis of Cu2O/CuO/RGO nanocomposite and its superior cyclability in supercapacitor. Electrochim. Acta. 2015, 152, 433.

7.K. Wang, C. Zhao, S. Min, X. Qian. Facile synthesis of Cu2O/RGO/Ni(OH)2 nanocomposite and its double synergistic effect on supercapacitor performance. Electrochim. Acta. 2015, 165, 314.


李锋,副教授,本科毕业于吉林大学微电子系,研究生毕业于吉林大学电子科学与工程学院。主要从事半导体氧化物气体传感器相关研究。2014年以来,以第一作者发表SCI论文6篇(一区文章4篇,三区文章2篇)。主要研究成果包括:

 

半导体金属氧化物表面形貌调控与气敏机理研究

半导体金属氧化物以其具有独特的电学特性、形貌易调控、价格低廉、环保等优异特点,广泛应用于气体传感器、湿度传感器及可见光催化有机染料等领域。作为传感功能材料,半导体金属氧化物的载流子浓度是决定器件气敏性能的重要参数,它不仅取决于组成半导体金属氧化物基元的分子结构,还取决于材料表面态密度。我们从热力学及动力学角度,阐释了溶剂热法合成半导体氧化物的影响因素,并以此为基础实现了半导体氧化物的形貌及气敏性能的可控调节。主要研究内容包括:(1)贵金属溢流效应对半导体金属氧化物表面态的调控。我们研究了溶液中贵金属原子聚集状态对其表面能带结构的影响,揭示出贵金属粒子提高气敏性能的基本机理。提出利用紫外增能、导向剂、煅烧等手段促进贵金属离子的还原反应,加快沉淀及成核过程,增加反应活性位点。(2)设计具有特殊空间结构与表面形貌的半导体氧化物。传感材料的表面为气敏的化学反应提供了必要的反应场所和能量,是影响气敏性能的关键因素。我们研究了晶体内部缺陷对表面氧负离子状态和密度的影响,揭示了德拜长度对敏感层导电通道宽度的调控能力,实现电流通道在约束条件下的极大化,提高敏感层的利用率,改善气敏性能。

 

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代表性文章:

1.Feng Li, Shengping Ruan*, Nan Zhang, Yanyang Yin, Sijia Guo, Yu Chen, Haifeng Zhang, Chuannan Li*, Synthesis and characterization of Cr-doped WO3nanofibers for conductometric sensors with high xylene sensitivity, Sensors and Actuators B: Chemical, 2018, 265, 355-364.

2.Feng Li,Qixuan Qin, Nan Zhang, Chuan Chen, Liang Sun, Xin Liu, Yu Chen*, Chuannan Li*, Shengping Ruan*, Improved gas sensing performance with Pd-doped WO3·H2O nanomaterials for the detection of xylene, Sensors and Actuators B: Chemical, 2017, 244, 837-848.

3.Feng Li, Sijia Guo, Jingli Shen, Liang Shen, Dongming Sun, Bin Wang, Yu Chen*, Shengping Ruan*, Xylene gas sensor based on Au-loaded WO3·H2O nanocubes with enhanced sensing performance, Sensors and Actuators B: Chemical, 2017, 238, 364-373.

4.Feng Li, Chao Li, Linghui Zhu, Wenbin Guo, Liang Shen, Shanpeng Wen*, Shengping Ruan*, Enhanced toluene sensing performance of gold-functionalized WO3·H2O nanosheets, Sensors and Actuators B: Chemical, 2016, 223, 761-767.

5.Feng Li, Yujia Li, Fuyi Jing, Jingran Zhou*, Yu Chen*, Dongming Sun and Shengping Ruan*, Low-temperature synthesis of WO3nanolamella and their sensing properties for xylene, RSC Advances, 2015, 5, 85598-85605.

6.Feng Li, Shengping Ruan*, Yanyang Yin, Nan Zhang, Haifeng Zhang, Chuannan Li, Yu Chen*, Facile synthesis of MnWO4/WO3electrospun nanofibers as high performance visible-light driven photocatalysts, Materials Letters, 2018, 229, 98-102. 


黄佛保,副教授,博士毕业于兰州大学微电子学与固体电子学专业。主要从事有机光电子器件结构设计与性能优化方面的相关研究。近年来,在Carbon,Journal of Materials Chemistry C,Journal of Physical Chemistry C等期刊以第一或主要参与作者发表SCI论文十余篇。目前主持基础研究与创新发展项目一项。主要研究成果包括:

 

有机光探测器结构设计与性能优化研究

有机光探测器能将光信号转化为电信号,因其质轻、价廉、柔性、易于大面积制备,在图像传感、光学通信、生物医疗、便携式电子设备、柔性可穿戴光电子产品等领域具有巨大的潜在应用价值。然而,由于有机光敏材料载流子迁移率低、有效光吸收范围窄,制约了高性能和宽光谱光探测器的实现。针对上述问题,本课题组通过器件结构设计和界面工程等方法研发了高性能和宽光谱响应的有机光探测器。主要研究方向包括:通过界面工程方法提升Ph-OFET沟道层的载流子迁移率和光敏层的光吸收;通过器件结构设计和活性层组分调控实现高性能宽光谱响应Ph-OFET;通过优化活性层薄膜结晶性和成膜质量增强OPDs光敏性能。

 

代表性文章:

1.F. Huang, Y. Li, H. Xia, J. Zhang, K. Xu, Y. Peng*, G. Liu*,Towards high performance broad spectral response fullerene based photosensitive organic field-effect transistors with tricomponent bulk heterojunctions,Carbon, 2017, 118, 666-674.

2.F. Huang, X. Wang, K. Xu, Y. Liang, Y. Peng*, G. Liu*, Broadband organic phototransistor with high photoresponse from ultraviolet to near-infrared realized via synergistic effect of trilayer heterostructure,Journal of Materials Chemistry C, 2018, 6(32), 8804-8811.

3.F. Huang, Y. Peng*, G. Liu*, Toward ultrahigh sensitivity and UV-Vis-NIR broadband response of organolead halide perovskite/tin-phthalocyanine heterostructured photodetectors,The Journal of Physical Chemistry C, 2019, 123(17), 11073-11080.

4.F. Huang, Y. Peng*, K. Xu, W. Lv, S. Xu, Y. Wang, Y. Tang, Y. Wei, Y. Yang, G. Liu*, Simultaneous determination of built-in voltage and charge carrier mobility in organic diodes from light intensity dependent current–voltage characteristics,Journal of Physics D: Applied Physics, 2017, 50(20), 205106.

5.F. Huang, Y. Li, K. Xu, W. Lv, S. Xu, Y. Peng*, Y. Wang, G. Liu*, Improved performance of lead phthalocyanine phototransistor by template inducing effect based on optimized-thickness copper phthalocyanine layers,Synthetic Metals, 2017, 234, 100-105.

 

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