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趙保丹，2014年南大本科畢業(yè)，然后去劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室攻讀博士，師從有機(jī)光電物理學(xué)權(quán)威Richard Friend院士，現(xiàn)為浙江大學(xué)研究員。她入選2019年《麻省理工科技評(píng)論》中國(guó)區(qū)“35歲以下科技創(chuàng)新35人”， 2020年福布斯中國(guó)30歲以下精英榜，2020年獲得阿里達(dá)摩院青橙獎(jiǎng)（百萬(wàn)大獎(jiǎng)）。

真的勇士！百萬(wàn)青橙獎(jiǎng)獲得者——趙保丹，做有用科研，發(fā)Nature大子刊！

趙保丹研究院的工作主要涉及鈣鈦礦LED、鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，以及與上述課題有關(guān)的器件物理和光物理。她在近5年共發(fā)表SCI期刊論文20余篇，包括Nature Photonics,?Nature Electronics,?Nature Communications,?Science Advances,? Joule,?Advanced Materials, Nano Letters, ACS Energy Letters。她以第一作者身份在Nature Photonics期刊發(fā)表的封面文章，被十幾家媒體報(bào)道和評(píng)論。

獲得青橙獎(jiǎng)之后，趙保丹說(shuō)，這筆錢(qián)可以讓她去做更多自己感興趣的事情，可以不為了增加收入去做不喜歡的研究。

鈣鈦礦LED是一種非常有前景的光源技術(shù)，自2014年鈣鈦礦LED被報(bào)道以來(lái)，該領(lǐng)域的發(fā)展一直很快，鈦礦發(fā)光LED的外部量子效率（EQE）在2018年超過(guò)了20%，隨后器件EQE在最近達(dá)到28%以上。然而，類(lèi)似于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其穩(wěn)定性仍然是商業(yè)應(yīng)用的主要阻礙。這兩年，趙老師仍在鈣鈦礦LED的研究，表現(xiàn)出超凡的勇氣，挑戰(zhàn)了領(lǐng)域內(nèi)的這個(gè)硬骨頭——穩(wěn)定性，真的勇士！

Nature Photonics文章介紹

2022年8月，浙江大學(xué)光電學(xué)院狄大衛(wèi)、趙保丹等人在Nature Photonics上發(fā)文：Ultrastable near-infrared perovskite lightemitting diodes，他們提出了雙極性分子穩(wěn)定劑策略，將鈣鈦礦LED壽命提升到3.7年（T₅₀估算），在更低的輻射亮度下，壽命甚至能達(dá)到270年（夠用三輩子）！

基于FAPbI₃鈣鈦礦，作者制備了如下圖器件結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦LED，結(jié)構(gòu)為ITO/PEIE改性ZnO/TFB/鈣鈦礦/MoOx/Au，他們?cè)阝}鈦礦薄膜中加入雙極性分子SFB10，這個(gè)雙極性分子上的SO₃^2-能夠與Pb²⁺產(chǎn)生較強(qiáng)相互作用，其O原子和FA⁺上的-NH₂基團(tuán)之間存在氫鍵，還別出心裁地引入了長(zhǎng)鏈來(lái)提高離子遷移勢(shì)壘?；赟FB10的鈣鈦礦LED的峰值EQE高達(dá)22.8%，在很大的電流密度(1-500 mA cm^?2)范圍內(nèi)，其EQE值都很高(10-22.8%)。

作者進(jìn)一步測(cè)量了鈣鈦礦 LED 的工作穩(wěn)定性，在 5 mA cm^-2 的電流驅(qū)動(dòng)下連續(xù)運(yùn)行3600 h，SFB10器件沒(méi)有出現(xiàn)輻亮度衰減。為了確定鈣鈦礦LED的 T₅₀ 壽命，作者對(duì)器件進(jìn)行了加速老化測(cè)試。在初始輻亮度為 3.7 W sr^-1 m^-2和 2.1 W sr^-1m^-2時(shí)，器件 T₅₀壽命分別為 1.3 年和 3.7 年；在更低的初始輻亮度下（0.21 W sr^-1m^-2），器件預(yù)測(cè)壽命更長(zhǎng)，為 270 年。

超高穩(wěn)定性的鈣鈦礦LED是因?yàn)镾FB10能夠有效抑制離子，作者利用熒光下的加電測(cè)試薄膜實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)這一點(diǎn)。如下圖，SFB10樣品在測(cè)量期間沒(méi)有觀察到熒光強(qiáng)度顯著降低，而對(duì)照組樣品熒光強(qiáng)度衰減明顯，說(shuō)明有嚴(yán)重的離子遷移現(xiàn)象。

小結(jié)

本文引入了偶極分子穩(wěn)定劑，開(kāi)發(fā)了高效和超穩(wěn)定的鈣鈦礦LED，消除了大家對(duì)鹵化物鈣鈦礦器件的不穩(wěn)定性擔(dān)憂，展示了基于鈣鈦礦半導(dǎo)體的下一代發(fā)光技術(shù)的巨大潛力，為大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用鋪平了道路。

參考資料

1.?https://person.zju.edu.cn/0019837

2.?https://www.nature.com/articles/s41566-022-01046-3

3. https://www.sohu.com/a/427785748_120147577

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