南京大学能源科学与工程系朱嘉

babala

朱嘉教授课题组在钙钛矿纳米线热传输研究取得新进展

南京大学朱嘉教授课题组与美国范德堡大学Prof. Deyu Li 合作在金属－卤素钙钛矿纳米线热传输性质研究中取得新进展，近期以《Cation Dynamics Governed Thermal Properties of Lead Halide Perovskite Nanowires》在线发表在Nano Letters 上。（DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b04437）

金属－卤素钙钛矿材料作为新兴的功能材料, 在光电子器件，如高效率的太阳能电池，高品质激光及发光二极管方面展现出很大的潜力，而其纳米线结构在各项应用中也表现出独特的优势。尽管钙钛矿材料光电子特性已经被广泛研究，但其热物理性质的深入研究仍然欠缺，却对其各类光电器件的散热及稳定性产生直接影响。此外，由于这种材料潜在具有较高的塞贝克系数与较低热导率，其在热电能量转化中也具有发展潜力。因此，研究金属－卤素钙钛矿纳米结构的热学性质是目前关注的焦点之一，具有重要意义。

图一. CH3NH3PbI3, CH3NH3PbBr3 和 CsPbBr3纳米线热导率

基于上述背景，朱嘉教授课题组利用悬空热桥方法系统测试了CH3NH3PbI3, CH3NH3PbBr3 和 CsPbBr3 三种钙钛矿纳米线的热导率。测试结果（图一）展示出在35 K到325 K的测试温度区间内，三种材料随温度变化的热导率 。通过实验数据与理论分析，可以发现它们的热传输特性受到阳离子动力学控制。一方面，由于有机阳离子的作用，使得CH3NH3PbBr3 结构内无序度增加，其热导率与CsPbBr3相比受到显著抑制。另一方面，两种有机－无机杂化钙钛矿相比， 在低温区CH3NH3PbBr3结构内受阳离子动力学影响具有更高的无序度，使其在低温区热导率更低；而在高温区热导率受阳离子动力学影响减弱，由于CH3NH3PbI3 更低的声速度与较高倒逆散射率，使其在高温区热导率更低。此项工作揭示了三种钙钛矿纳米线的本征热传输机理，对理解同类材料热学性质以及构建高性能器件具有重要意义。

课题组博士生王毓熙，朱鹏臣和硕士生林仁兴为文章共同第一作者，南京大学朱嘉教授和范德堡大学 Prof. Deyu Li 为文章的共同通讯作者。纳米加工与表征中心王前进老师给予该工作很大帮助。这一工作还受到国家重点基础研究计划，国家自然科学基金委群体及面上项目，中央高校基本科研业务费专项基金，江苏省优势学科等项目的支持。