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微纳光电子学研究院时玉萌教授在《Advanced Materials》发表综述

发布时间:2019-06-20

 

近日,深圳大学微纳光电子学研究院时玉萌教授与University of California Los Angeles段镶锋教授、黄昱教授,燕山大学黄建宇教授在材料学顶级刊物《Advanced Materials》上共同发表题为《In Situ Transmission Electron Microscopy for Energy Materials and Devices》(https://doi.org/10.1002/adma.201900608)的长篇综述。时玉萌教授是该文章的共同通讯作者,深圳大学是第一单位和第一通信单位。

深圳大学时玉萌教授课题组将高空间分辨率、实时成像技术与微纳光电子探测技术相结合,对近年来在光伏能源领域蓬勃发展的钙钛矿材料及二维材料进行微区光电探索,直观地展现光电材料因晶体缺陷、接触状态以及晶界对异质结光电性质的影响,揭示二维异质结构材料体系中光电转换过程及表面电荷输运行为。目前课题组在微区光电物性研究,新型微纳光电材料合成,光电探测器及能源存储等方面已取得一系列研究成果。

在诸多原位表征手段中,原位透射电镜(in - situ TEM)技术的核心在于其纳米样品腔的组装技术,其发展经历了从开放结构到封闭结构、再到整体结构的发展过程,每次结构的改进都拓展了研究范围,文章综述了原位透射电镜在能源材料和器件方面各阶段的进展(In Situ Transmission Electron Microscopy for Energy Materials and Devices, Advanced Materials, https://doi.org/10.1002/adma.201900608)。最初阶段,样品腔为依赖于以单个纳米线为电极的开放式结构。主要涉及锂电池运行过程中载体材料以及固体电解质相间(SEIs)的结构变化和相变的基本机制。这些初步的结果突出了原位透射电镜高空间分辨率、高能量分辨率的特点和应用潜力。第二阶段,样品腔为以非晶氮化硅(SiNx)层作为密封材料封装微制液体腔的封闭式结构。非晶氮化硅膜封装了液体电解质,同时仍然允许传输高能电子用于观察,为直接观察真实电解液环境下的电化学变化提供了可能。在此基础上以纳米制造方法研制的带有三电极微机电系统(MEMS)芯片应运而生。该MEMS芯片能够在TEM中对纳米电池的设置进行原位分析电化学测试。原生晶片、蜂鸟、DENS solutions、Zeptools等许多TEM设备制造商都开发了这种带有MEMS芯片的分析TEM支架,使电池测试环境能够与实际运行条件相匹配。成熟的技术将原位透射电镜的技术拓展到了其他的能源材料领域,例如质子交换膜燃料电池(PEMFCs) 中电催化剂的形成、演化和降解,以及对太阳能电池用钙钛矿等新能源材料的基础研究。


. 原位透射电镜样品腔以及在锂电池、化学燃料电池、钙钛矿太阳能电池等领域发展历程。(Adv. Mater. 2019, 1900608.



时玉萌,男,深圳大学特聘教授、博士生导师,全球高被引科学家(2018物理学),广东省二维材料信息功能器件与系统工程技术研究中心副主任。2011年毕业于新加坡南洋理工大学材料科学与工程专业。2009年至2016年间,先后于美国麻省理工学院、沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学等多个国家及地区著名研究机构从事研究工作。2016年受聘于深圳大学光电学院二维材料光电科技国际合作联合实验室。目前,已发表学术论文 100 余篇,总引用次数大于 13,000 次,H-index 40。 在微区光电物性研究,新型微纳光电材料合成,光电探测器及能源存储等方面已取得一系列研究成果。



 

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