science重磅：LHPs+MOFs，实现重大突破

一、研究背景

钙钛矿 （perovskite）是德国矿物学家古斯塔夫·罗斯（Gustav Rose）在1839年，于俄罗斯中部境内的乌拉尔山脉上发现钙钛矿岩石样本，决定以他心中伟大的地质学家Lev Perovski来命名这种矿石。该矿石是普通的金属有机化合物晶体，主要成分是钛酸钙（CaTiO3 ）。后来人们所指的钙钛矿电池，并不是用他发现的这种矿石材料制成的，而是使用了与钙钛矿晶体结构相似的化合物。

钙钛矿晶体结构示意图

近年来关于钙钛矿的研究非常多，而且还经常发表于Nature、Science等顶刊中，作为新兴的明星材料，连石墨烯也要甘拜下风。

就在2021年10月20日 ，韩国浦项 科技 大学Min Gyu Kim、蔚山国立科学技术研究院Tae Joo Shin、Sang Il Seok教授课题组联合报道了通过将Cl键合的SnO2与含Cl的钙钛矿前驱体耦合，在SnO2电子传输层和卤化物钙钛矿吸光层之间形成夹层。该层间具有原子相干特性，增强了钙钛矿层的电荷提取和传输，减少了界面缺陷。 这项研究工作以题为“Perovskite solar cells with atomically coherent interlayers on SnO2 electrodes”发表在顶级期刊Nature上。

仅隔一周，于2021年10月29日，喜讯再度传来，钙钛矿再次登上顶刊，让我们一起来看看！

卤化铅钙钛矿(LHPs)显示出可调的带隙、高电荷载流子迁移率和明亮的窄带光致发光(PL)，与传统的硅基和二元ⅱ-ⅵ族、ⅲ-ⅴ族和ⅳ-ⅵ族半导体材料相比，这些材料在光电应用方面具有优势。然而，为了成功的技术集成，LHPs必须克服其固有的多态性；暴露于极性溶剂、氧气、热和光时分解；陷阱态的存在；以及有毒重金属离子的相分离和浸出。例如，在CsPbI3伪立方“黑”相(α-、β-和γ-相)中发现了适合光伏和红光发光二极管(LED)的高光学吸收率和直接带隙，但是热力学因素促进了它们在环境条件下向非活性非钙钛矿“黄色”δ相的转化(图1A)。白光发光二极管的LHP材料将主要依赖于这种红色发射器的稳定性，理想的情况是结合在一个单一的宽带发光材料结构中。

LHP复合材料的形成可能为其中一些问题提供解决方案，但LHP的离子性质并不完全有利于复合材料的制造。引起的功能损失包括LHP聚集和分解、与所选基质的弱界面相互作用导致的差的机械稳定性以及高浓度陷阱态的形成。对金属有机框架(MOFs)的一个亚家族——沸石咪唑盐框架(ZIFs)的研究，使得人们能够在淬火后获得高温ZIF液体和微孔玻璃。ZIF玻璃在孔隙率、反应性、机械刚性和延展性以及光学响应方面具有独特的物理化学性质，并已被用作晶体MOFs的基质。综上所述，这些特性使ZIF玻璃成为应对LHP复合材料多重挑战的首选。

二、研究成果

卤化铅钙钛矿(LHP)半导体显示出优异的光电性能。然而，它们应用的障碍在于它们的多态性、对极性溶剂的不稳定性、相分离和对铅离子浸出的敏感性。近日， 昆士兰大学王连洲、侯经纬教授课题组报道了一系列通过液相烧结LHPs和金属有机框架玻璃制备的可扩展复合材料。玻璃充当LHPs的基质，通过界面相互作用有效稳定非平衡钙钛矿相。这些相互作用还钝化了LHP表面缺陷，并赋予其明亮的窄带光致发光特性，从而产生白光发光二极管。这种可加工的复合材料对水和有机溶剂的浸泡以及暴露在热、光、空气和环境湿度下表现出高稳定性。这些特性，加上它们的铅自隔离能力，可以实现LHP的突破性应用。相关研究工作以“Liquid-phase sintering of lead halide perovskites and metal-organic framework glasses”为题发表在国际顶级期刊《Science》上。

三、图文速递

图1. 不同烧结温度下(CsPbI3)0.25(agZIF-62)0.75复合材料的制备

图2. 烧结过程中的结构和结合演变

作者描述了一种新的复合材料，通过液相烧结晶体LHP和ZIF玻璃基体制造，并表明用于形成高性能复合材料的工业粉末加工技术可以应用于化学上不同的LHP和ZIF玻璃。ZIF-62 { Zn[(Im)1.95(BiM)0.05]}(Im，咪唑盐；bIm，苯并咪唑酯)和CsPbI3首先被机械化学合成，并显示出预期的相变(图1A)。然后，将25 wt%的CsPbI3与ZIF-62玻璃[表示为agZIF-62，玻璃化转变温度(Tg)~ 304 混合，混合物称为(CsPbI3)(agZIF-62)(25/75)。同步辐射XRD表明，混合物中形成了非钙钛矿δ-CsPbI3相。混合物在不同温度(高达350 )下烧结，然后在流动氩(氩)下用液氮淬火(称为低温淬火)。所得复合材料称为(CsPbI3)0.25(agZIF-62)0.75，显示出与亚稳态g-CsPbI3相一致的XRD特征，随着烧结温度的升高强度逐渐增加(图1B)。在烧结过程中观察到可忽略的重量损失。

图3.用300 烧结法制备的(CsPbI3)0.25(agZIF62)0.75复合材料的相分布

图4.复合材料的稳定性和光学性能

最后，由CsPbX3(X = Cl、Br和混合卤化物离子)和agZIF-62形成复合材料阵列，显示出具有窄PL峰的宽色域(图4、B和C)。对于所有的CsPbX3复合材料，它们的绝对光致发光强度比相应的纯CsPbX3样品高至少两个数量级，无论是在合成时还是经过相同的烧结处理后。这些特性，加上高加工性(图4D)，使这些单片材料成为白光发光二极管的理想候选材料。

四、结论与展望

五、文献

文献链接： https://www.science.org/doi/10.1126/science.abf4460

文献原文：

集成电路的命名 目前，集成电路的命名国际上还没有一个统一的标准，各制造公司都有自己的一套命名方法，给我们识别集成电路带来很大的 困难，但各制造公司对集成电路的命名总还存在一些规律。下面列出一些常见的集成电路生产公司的命名方法供大家参考。 （只写了前缀〕 1.National Semiconductor Corp.（国家半导体公司〕 AD：A/D技术'>转换器； DA：D/A转换器； CD：CMOS数字电路； LF：线性场效应； LH：线性电路（混合〕；LM：线性电路〔单块〕； LP：线性低功耗电路。 2.RCA Corp. (美国无线电公司) CA、LM：线性电路； CD：CMOS数字电路； CDM；CMOS大规模电路。 3.Motorola Semiconductor Products,Inc. (摩托罗拉半导体公司) MC：密封集成电路； MMS：存储器电路； MLM：引线于国家半导体公司相同的线性电路。 4.NEC Electronics,Inc. (日本电气电子公司) uP: 微型产品。 A：组合元件； B：双极型数字电路； C：双极型模拟电路； D：单极型数字电路。 例：uPC、uPA等。 5.Sanyo Electric Co.,Ltd. (三洋电气有限公司) LA：双极型线性电路； LB：双极型数字电路； LC：CMOS电路； STK：厚膜电路。 6.Toshiba Corp. (东芝公司) TA：双极型线性电路； TC：CMOS电路； TD：双极型数字电路； TM：MOS电路。 7.Hitachi,Ltd. (日立公司) HA：模拟电路； HD：数字电路； HM：RAM电路； HN：ROM电路； 8.SGS Semiconductor Corp. (SGS半导体公司) TA、TB、TC、TD：线性电路； H：高电平逻辑电路； HB、HC：CMOS电路。 例：TD A 后\\\'A\\\'为温度代号。 部分集成电路制造公司名称及型号前缀 先进微器件公司 〔美国〕 AM 模拟器件公司 〔美国〕 AD 仙童半导体公司 〔美国〕 F、uA 富士通公司 〔日本〕 MB、MBM 日立公司 〔日本〕 HA、HD、HM、HN 英特尔公司 〔美国〕 I 英特西尔公司 〔美国? ICL、ICM、IM 松下电子公司 〔日本? AN 史普拉格电气公司 〔美国〕 ULN、UCN、TDA 三菱电气公司 〔日本〕 M 摩托罗拉半导体公司 〔美国? MC、MLM、MMS 国家半导体公司 〔美国〕 LM、LF、LH、LP、AD、DA、CD 日本电气有限公司 〔日本〕 uPA、uPB、uPC 新日本无线电有限公司 〔日本〕 NJM 冲电气工业公司 〔日本〕 MSM 飞利浦元件公司 〔荷兰〕 HEF、TBA、TDA 三星半导体公司 〔韩国〕 KA、KM、KS 山肯电气有限公司 〔日本〕 STR 三洋电气有限公司 〔日本〕 LA、LB、LC、STK SGS电子元件公司 〔意大利〕 TDA、H、HB、HC 夏普电子公司 〔日本〕 LH、LR、IX 西门子公司 〔德国〕 SO、TBA、TDA 西格乃铁克斯公司 〔美国〕 NE、SE、ULN 索尼公司 〔日本〕 BX、CX 东芝公司 〔日本〕 TA、TC、TD、TM 2 一、 中国半导体器件型号命名方法 半导体器件型号由五部分（场效应器件、半导体特殊器件、复合管、PIN型管、激光器件的型号命名只有第三、四、五部分）组成。五个部分意义如下： 第一部分：用数字表示半导体器件有效电极数目。2-二极管、3-三极管 第二部分：用汉语拼音字母表示半导体器件的材料和极性。表示二极管时：A-N型锗材料、B-P型锗材料、C-N型硅材料、D-P型硅材料。表示三极管时：A-PNP型锗材料、B-NPN型锗材料、C-PNP型硅材料、D-NPN型硅材料。 第三部分：用汉语拼音字母表示半导体器件的内型。P-普通管、V-微波管、W-稳压管、C-参量管、Z-整流管、L-整流堆、S-隧道管、N-阻尼管、U-光电器件、K-开关管、X-低频小功率管(F<3MHz,Pc<1W)、G-高频小功率管（f>3MHz,Pc<1W)、D-低频大功率管（f<3MHz,Pc>1W)、A-高频大功率管（f>3MHz,Pc>1W)、T-半导体晶闸管（可控整流器）、Y-体效应器件、B-雪崩管、J-阶跃恢复管、CS-场效应管、BT-半导体特殊器件、FH-复合管、PIN-PIN型管、JG-激光器件。 第四部分：用数字表示序号 第五部分：用汉语拼音字母表示规格号 例如：3DG18表示NPN型硅材料高频三极管 日本半导体分立器件型号命名方法 二、日本生产的半导体分立器件，由五至七部分组成。通常只用到前五个部分，其各部分的符号意义如下： 第一部分：用数字表示器件有效电极数目或类型。0-光电（即光敏）二极管三极管及上述器件的组合管、1-二极管、2三极或具有两个pn结的其他器件、3-具有四个有效电极或具有三个pn结的其他器件、┄┄依此类推。 第二部分：日本电子工业协会JEIA注册标志。S-表示已在日本电子工业协会JEIA注册登记的半导体分立器件。 第三部分：用字母表示器件使用材料极性和类型。A-PNP型高频管、B-PNP型低频管、C-NPN型高频管、D-NPN型低频管、F-P控制极可控硅、G-N控制极可控硅、H-N基极单结晶体管技术'>晶体管、J-P沟道场效应管、K-N 沟道场效应管、M-双向可控硅。 第四部分：用数字表示在日本电子工业协会JEIA登记的顺序号。两位以上的整数-从“11”开始，表示在日本电子工业协会JEIA登记的顺序号；不同公司的性能相同的器件可以使用同一顺序号；数字越大，越是近期产品。 第五部分： 用字母表示同一型号的改进型产品标志。A、B、C、D、E、F表示这一器件是原型号产品的改进产品。 美国半导体分立器件型号命名方法 三、美国晶体管或其他半导体器件的命名法较混乱。美国电子工业协会半导体分立器件命名方法如下： 第一部分：用符号表示器件用途的类型。JAN-军级、JANTX-特军级、JANTXV-超特军级、JANS-宇航级、（无）-非军用品。 第二部分：用数字表示pn结数目。1-二极管、2=三极管、3-三个pn结器件、n-n个pn结器件。 第三部分：美国电子工业协会（EIA）注册标志。N-该器件已在美国电子工业协会（EIA）注册登记。 第四部分：美国电子工业协会登记顺序号。多位数字-该器件在美国电子工业协会登记的顺序号。 第五部分：用字母表示器件分档。A、B、C、D、┄┄-同一型号器件的不同档别。如：JAN2N3251A表示PNP硅高频小功率开关三极管，JAN-军级、2-三极管、N-EIA 注册标志、3251-EIA登记顺序号、A-2N3251A档。 四、 国际电子联合会半导体器件型号命名方法 德国、法国、意大利、荷兰、比利时等欧洲国家以及匈牙利、罗马尼亚、南斯拉夫、波兰等东欧国家，大都采用国际电子联合会半导体分立器件型号命名方法。这种命名方法由四个基本部分组成，各部分的符号及意义如下： 第一部分：用字母表示器件使用的材料。A-器件使用材料的禁带宽度Eg=0.6~1.0eV 如锗、B-器件使用材料的Eg=1.0~1.3eV 如硅、C-器件使用材料的Eg>1.3eV 如砷化镓、D-器件使用材料的Eg<0.6eV 如锑化铟、E-器件使用复合材料及光电池使用的材料 第二部分：用字母表示器件的类型及主要特征。A-检波开关混频二极管、B-变容二极管、C-低频小功率三极管、D-低频大功率三极管、E-隧道二极管、F-高频小功率三极管、G-复合器件及其他器件、H-磁敏二极管、K-开放磁路中的霍尔元件、L-高频大功率三极管、M-封闭磁路中的霍尔元件、P-光敏器件、Q-发光器件、R-小功率晶闸管、S-小功率开关管、T-大功率晶闸管、U-大功率开关管、X-倍增二极管、Y-整流二极管、Z-稳压二极管。 第三部分：用数字或字母加数字表示登记号。三位数字-代表通用半导体器件的登记序号、一个字母加二位数字-表示专用半导体器件的登记序号。 第四部分：用字母对同一类型号器件进行分档。A、B、C、D、E┄┄-表示同一型号的器件按某一参数进行分档的标志。 除四个基本部分外，有时还加后缀，以区别特性或进一步分类。常见后缀如下： 1、稳压二极管型号的后缀。其后缀的第一部分是一个字母，表示稳定电压值的容许误差范围，字母A、B、C、D、E分别表示容许误差为±1%、±2%、±5%、±10%、±15%；其后缀第二部分是数字，表示标称稳定电压的整数数值；后缀的第三部分是字母V，代表小数点，字母V之后的数字为稳压管标称稳定电压的小数值。 2、整流二极管后缀是数字，表示器件的最大反向峰值耐压值，单位是伏特。 3、晶闸管型号的后缀也是数字，通常标出最大反向峰值耐压值和最大反向关断电压中数值较小的那个电压值。 如：BDX51-表示NPN硅低频大功率三极管，AF239S-表示PNP锗高频小功率三极管。 五、欧洲早期半导体分立器件型号命名法 欧洲有些国家，如德国、荷兰采用如下命名方法。 第一部分：O-表示半导体器件 第二部分：A-二极管、C-三极管、AP-光电二极管、CP-光电三极管、AZ-稳压管、RP-光电器件。 第三部分：多位数字-表示器件的登记序号。 第四部分：A、B、C┄┄-表示同一型号器件的变型产品。

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