2025年中國分析測試科學獎二等獎：金屬鹵化物光電器件構筑及其載流子動力學表征技術的研究
完成單位：重慶大學、華中科技大學
完成人：臧志剛，李雄，王華昕
成果簡介：本項目聚焦金屬鹵化物光電器件構筑與載流子動力學表征技術，攻克新型金屬鹵化物材料制備與器件物理機制等核心難題。研發超快吸收/反射光譜與時間分辨微波電導聯用的多維度原位表征體系，系統突破薄膜結晶、器件制備及載流子動力學調控技術瓶頸，揭示材料缺陷態分布-載流子壽命-器件效率的跨尺度關聯機制，取得系列重大成果：
1.提出低維金屬鹵化物單晶反應前體活度可控”生長理論，發展飽和前驅體循環結晶等新方法，解決低維單晶成核與生長不可控難題，突破傳統晶體工程維度-穩定性-性能調控桎梏。
2.發明“一步成膜，分步退火”新工藝，解決薄膜孔洞多、不致密問題，揭示薄膜晶粒大小、界面調控與太陽能高效轉化的物理機制，為高性能移動電源應用奠定科學基礎。
3.構建多維度原位表征技術體系，建立“缺陷態分布-載流子壽命-器件效率”跨尺度關聯模型，揭示鹵素空位誘導淺能級陷阱對非輻射復合速率的調控機制，提供精準表征技術與工藝優化路徑。
創新點及科學價值：
1.針對低維金屬鹵化物單晶成核生長可控性與穩定性難題，提出室溫下“低維單晶反應前體活度可控”生長理論，發展系列制備新方法，實現單晶尺寸、形貌及光電性能精細調控，創建顛覆性生長動力學理論框架，突破維度-穩定性-性能不可調和的科學桎梏，為X射線探測技術提供新學術思想。
2.針對成膜均勻性差的問題，發明低溫“一步成膜，分步退火”新工藝，解決薄膜孔洞多、不致密難題，揭示太陽能高效轉化物理機制，研制大面積電池演示樣機，為高性能移動電源應用筑牢基礎。
3.針對載流子超快動力學過程不透明、缺陷態復合路徑模糊等瓶頸，開發多維度原位表征體系，突破傳統表征盲區，構建跨尺度關聯模型，為高性能光電器件設計提供精準理論判據與工藝優化路徑。
社會經濟效益：
1.項目成果可有效賦能LED芯片、光伏材料等核心產業鏈，在顯著降低制造成本、提升能效的同時，推動傳統制造業向高附加值、綠色化方向轉型升級。
2.形成具有自主知識產權的發明專利10項，經第三方權威機構評估，技術資產估值達2000萬元，為后續產業化奠定堅實基礎。
3.憑借技術先進性與產業化潛力獲得知名企業大額戰略投資，加速科技成果落地轉化，為區域經濟高質量發展注入新動能。
應用前景：
新能源領域支撐高效太陽能電池技術升級，提升現有光伏電池轉換效率；顯示照明領域實現高亮度、低功耗LED器件迭代，推動Mini-LED等新型顯示技術發展；光電探測領域為X射線探測器提供核心材料，大幅提升探測靈敏度與信噪比。相關表征技術已拓展至鈣鈦礦量子點、二維材料等新型功能材料研究，未來將在軍用夜視成像、空間探測器等領域實現規模化應用，助力我國在光電子領域構建國際競爭新優勢。
