厉害了！中山大学！半个月内连发Nature Nanotechnol、Science！

上个星期，中山大学物理学院王雪华、刘进教授研究团队提出、设计并制备出一种将单个量子点嵌入角向光栅微环谐振腔中的集成量子光源结构，实现了目前国际上最亮的芯片式触发轨道角动量单光子源，研究成果发表在Nature Nanotechnology上（DOI: 10.1038/s41565-020-00827-7）。近日，中山大学物理学院李俊韬教授与澳大利亚国立大学的Kylie R. Catchpole、Thomas P. White合作，在Science上发表重要研究成果，本文接下来将对这一成果进行介绍。

第一作者：Jun Peng，Daniel Walter

通讯作者：Juntao Li，Kylie R. Catchpole，Thomas P. White

通讯单位：The Australian National University，Sun Yat-sen University

DOI: 10.1126/science.abb8687

目前高效PSCs面临两大主要挑战：

1、在不妨碍电荷提取的情况下，减少界面复合以实现最大化Voc和FF。

2、在更大的PSCs面积上保持高效率特别是高FF。

1 、 作者利用纳米级图案化的TiO2纳米棒阵列取代常用的介孔TiO2（meso-TiO2）电子传输层（ETL）提出了一种制备PSCs的新的电子传输层（ ETL ） 。

2、通过超薄的聚合物钝化层可以有效的钝化产生纳米级图案化的ETL-钙钛矿界面，从而在获得高Voc的同时保持优异的电荷提取和界面传输性能，实现了低串联电阻和高FF。

3、在1 cm2大面积PSCs上，获得了高达21.6%的认证功率转换效率（PCE），FF更是高达0.839。在Voc=1.240 V，FF=0.845的条件下，~0.165 cm2小面积PSCs的PCE可达~23.17%。

4、该工作z明了ETL-钙钛矿界面上ETL形态、界面钝化和电荷传输之间的重要相互作用。

图1. 已有记录的PSCs的认证性能

图2. 纳米结构的TiO2 ETL和用于纳米图案化的可控PSCs光伏参数的统计分布

要点：

1、作者通过结合纳米图案化的ETL和无掺杂剂的混合空穴传输层（HTL），该结构通过钝化界面可修饰钝化层的空间分布，从而提供有效的钝化和出色的电荷提取。作者制备获得了1cm2的大面积PSCs，其认证PCE达21.6％，FF高达0.839。

2、这种纳米级图案化结构可与使用纳米压印技术的商业规模制造兼容，自组装ETL纳米结构的某种形式也可能提供足够不规则的表面，以通过钝化层形成局部接触。

图3. 理论模拟结果

要点：

1、作者使用三维（3D）数值模拟研究和解释了纳米结构界面的性能，精确地再现了FF增强和观察到的纳米级几何图案的实验趋势。

2、模拟和实验分析发现，这种纳米界面为暴露的纳米棒面积分数和暴露的ETL-钙钛矿界面上复合活性缺陷的密度设定了合理的界限。

3、TiO2纳米棒未完全涂覆PMMA：PCBM（聚甲基丙烯酸甲酯：苯基-C61-丁酸甲酯）钝化材料，局部裸露的低电阻接触区域直接类似于高效硅太阳能电池中的局部接触结构。

图4. 1 cm2钙钛矿电池的器件性能和长期稳定性测试

要点：

1、作者发现无离子掺杂的混合空穴传输层（HTL）提供了与掺杂替代物类似的电池性能。

2、作者在85 和85%相对湿度条件下暴露1000 h后，包含新ETL和HTL组合的封装电池仍然保持了>90%的初始效率。

原文链接：

https://science.sciencemag.org/content/371/6527/390

李俊韬

李俊韬，现为中山大学物理学院教授，主要利用电子束直写设备，从事半导体平板微纳结构中的光场调控研究，研究方向包括：单晶硅超表面结构（Nano Letters (2018)，Laser &Photonics Reviews (2018)，ACS Photonics (2017)ESI高引）用于超薄太阳电池的准随机陷光微纳结构（Nature Communications (2013)）近红外硅基激光器（Laser &Photonics Reviews (2018)）高亮度单光子光源及微纳结构中的量子调控低损耗硅慢光光子晶体波导（Optics Express (2008) ESI高引）及其应用（Nature Communications (2018)，Phys. Rev. Lett (2014)等。

一，原题解释：

微纳技术是针对制造与处理那些大小处于微米到____级别物体的一种高新技术，可谓“科学绣花针”。

A.飞米

B.纳米

答案：B

二，微纳技术定义

1.微纳制造技术是指尺度为毫米、微米和纳米量级的零件，以及由这些零件构成的部件或系统的设计、加工、组装、集成与应用技术。

2.传统“宏”机械制造技术已不能满足这些“微”机械和“微”系统的高精度制造和装配加工要求，必须研究和应用微纳制造的技术与方法。微纳制造技术是微传感器、微执行器、微结构和功能微纳系统制造的基本手段和重要基础。

三，微纳技术制造

微纳制造包括微制造和纳制造两个方面。

(1)微制造 有两种不同的微制造工艺方式，一种是基于半导体制造工艺的光刻技术、LIGA技术、键合技术、封装技术等

(2)纳制造 纳制造是指具有特定功能的纳米尺度的结构、器件和系统的制造技术，主要分为两种方向，一种以微制造为基础向其制造精度的极限逼近，达到纳米加工的能力，另一种采用新物理效应对纳米量级进行 *** 控制造，纳米制造包括纳米压印技术、刻划技术、原子 *** 纵技术等。

1. 用电子束（E-beam Lithography），好处是精度极高，目前实验室级别的E-beam最小可以写到1纳米，不需要Mask。但是因为精度高，所以写片子的时候速度会很慢。。

2. Micro-printing（类似于刻字印刷那种样子~），不是太了解，实验室不怎么用这个，精度貌似不是很好

3. 激光（Laser Lithography），好处是不需要Mask，直接往Resist上写，因为精度不如e-beam好，所以pattern都比较大，因此速度快。

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我当你说的光刻半导体工艺是传统用紫外灯做的Photo-Lithography了哈~

4. 传统光刻（Photo-lithography），这个其实速度也是很快的，实际的曝光时间只有几秒甚至更少。一般对精度要求不高的片子我们都用这个写。唯一缺点是每一个新的设计都要重新做一个Mask。

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