我校能源材料与器件团队自主研发了一种钙钛矿单晶薄膜通用生长技术，将晶体生长周期提高4倍，实现晶体从毫米级长成厘米级。新华社、人民日报客户端、《光明日报》、央广网、中国新闻网、科学网、中国教育报客户端、中化新网、上观新闻、文汇APP、新民客户端、《青年报》、第一教育、上海科技报、话匣子等近20家媒体对此进行了原发报道，人民日报、新华社、参考消息、微言教育、科技日报等官方微信以及央视网、环球网、中国经济网等300余家媒体转载报道，据不完全统计，相关报道总阅读量超过500万。本篇选取部分报道予以转载。
【新华社】新突破！祝贺我国科学家
记者日前从华东理工大学了解到，该校清洁能源材料与器件团队自主研发了一种钙钛矿单晶晶片通用生长技术，将晶体生长周期由7天缩短至1.5天，实现了30余种金属卤化物钙钛矿半导体的低温、快速、可控制备，为新一代高性能光电子器件提供了丰富材料库。相关成果发表于国际学术期刊《自然·通讯》。
金属卤化物钙钛矿是一类光电性质优异、可溶液制备的新型半导体材料，在太阳能电池、发光二极管、辐射探测器等器件制造上展现出应用前景。然而，这些器件目前主要采用钙钛矿多晶薄膜为光活性材料，其固有缺陷会显著降低器件性能和使用寿命。若采用缺陷密度仅为多晶薄膜十万分之一，且兼具优异输运能力及稳定性的钙钛矿单晶晶片，就能制造更高性能的光电子器件。科学家将多晶薄膜与单晶晶片分别比作“碎钻”和“完美钻石”，以显示两者的优劣。
长期以来，国际上未有钙钛矿单晶晶片的通用制备方法，传统方法仅能以满足高温环境、生长速率慢的方式制备几种毫米级单晶，极大限制了单晶晶片的实际应用。对于钙钛矿单晶晶片生长所涉及的成核、溶解、传质、反应等多个过程，华东理工大学团队结合多重实验论证和理论模拟，揭示了传质过程是决定晶体生长速率的关键因素，由此研发了以二甲氧基乙醇为代表的生长体系，通过多配位基团精细调控胶束的动力学过程，使溶质的扩散系数提高了3倍。在高溶质通量系统中，研究人员实现了将晶体生长环境温度降低60摄氏度，晶体生长速率提高4倍，生长周期由7天缩短至1.5天。
该成果主要完成人之一、华东理工大学教授侯宇举例说，在70摄氏度下，甲胺铅碘单晶晶片生长速度可达到8微米/分钟，一个结晶周期内晶片尺寸可达2厘米，较传统方法下的4毫米大幅提升。“我们突破了传统生长体系中溶质扩散不足的技术壁垒，提供了一条更普适、更高效、更低条件的单晶晶片生长路线。”
基于这一突破，团队组装了高性能单晶晶片辐射探测器件，不仅可实现自供电辐射成像，避免了高工作电压的限制，还大大降低了辐射强度，以胸透成像为例，新器件的辐射强度数值仅为常规医疗诊断的百分之一。（记者吴振东）
【人民日报】再次突破技术壁垒！祝贺中国科学家
记者日前从华东理工大学了解到，该校清洁能源材料与器件团队自主研发了一种钙钛矿单晶晶片通用生长技术，将晶体生长周期由7天缩短至1.5天，实现了30余种金属卤化物钙钛矿半导体的低温、快速、可控制备，为新一代高性能光电子器件提供了丰富材料库。相关成果发表于国际学术期刊《自然·通讯》。
长期以来，国际上未有钙钛矿单晶晶片的通用制备方法，传统方法仅能以满足高温环境、生长速率慢的方式制备几种毫米级单晶，极大限制了单晶晶片的实际应用。
对于钙钛矿单晶晶片生长所涉及的成核、溶解、传质、反应等多个过程，华东理工大学团队结合多重实验论证和理论模拟，揭示了传质过程是决定晶体生长速率的关键因素，由此研发了以二甲氧基乙醇为代表的生长体系，通过多配位基团精细调控胶束的动力学过程，使溶质的扩散系数提高了3倍。在高溶质通量系统中，研究人员实现了将晶体生长环境温度降低60摄氏度，晶体生长速率提高4倍，生长周期由7天缩短至1.5天。
该成果主要完成人之一、华东理工大学教授侯宇说，“我们突破了传统生长体系中溶质扩散不足的技术壁垒，提供了一条更普适、更高效、更低条件的单晶晶片生长路线。”
【参考消息】祝贺！中国科学家再次突破技术壁垒
记者日前从华东理工大学了解到，该校清洁能源材料与器件团队自主研发了一种钙钛矿单晶晶片通用生长技术，将晶体生长周期由7天缩短至1.5天，实现了30余种金属卤化物钙钛矿半导体的低温、快速、可控制备，为新一代高性能光电子器件提供了丰富材料库。相关成果发表于国际学术期刊《自然·通讯》。
金属卤化物钙钛矿是一类光电性质优异、可溶液制备的新型半导体材料，在太阳能电池、发光二极管、辐射探测器等器件制造上展现出应用前景。然而，这些器件目前主要采用钙钛矿多晶薄膜为光活性材料，其固有缺陷会显著降低器件性能和使用寿命。若采用缺陷密度仅为多晶薄膜十万分之一，且兼具优异输运能力及稳定性的钙钛矿单晶晶片，就能制造更高性能的光电子器件。科学家将多晶薄膜与单晶晶片分别比作“碎钻”和“完美钻石”，以显示两者的优劣。
长期以来，国际上未有钙钛矿单晶晶片的通用制备方法，传统方法仅能以满足高温环境、生长速率慢的方式制备几种毫米级单晶，极大限制了单晶晶片的实际应用。对于钙钛矿单晶晶片生长所涉及的成核、溶解、传质、反应等多个过程，华东理工大学团队结合多重实验论证和理论模拟，揭示了传质过程是决定晶体生长速率的关键因素，由此研发了以二甲氧基乙醇为代表的生长体系，通过多配位基团精细调控胶束的动力学过程，使溶质的扩散系数提高了3倍。在高溶质通量系统中，研究人员实现了将晶体生长环境温度降低60摄氏度，晶体生长速率提高4倍，生长周期由7天缩短至1.5天。
该成果主要完成人之一、华东理工大学教授侯宇举例说，在70摄氏度下，甲胺铅碘单晶晶片生长速度可达到8微米/分钟，一个结晶周期内晶片尺寸可达2厘米，较传统方法下的4毫米大幅提升。“我们突破了传统生长体系中溶质扩散不足的技术壁垒，提供了一条更普适、更高效、更低条件的单晶晶片生长路线。”
基于这一突破，团队组装了高性能单晶晶片辐射探测器件，不仅可实现自供电辐射成像，避免了高工作电压的限制，还大大降低了辐射强度，以胸透成像为例，新器件的辐射强度数值仅为常规医疗诊断的百分之一。
【微言教育】祝贺！中国科学家再次突破技术壁垒
我国科学家研发新型通用晶体生长技术
日前，华东理工大学清洁能源材料与器件团队自主研发了一种钙钛矿单晶晶片通用生长技术，将晶体生长周期由7天缩短至1.5天，实现了30余种金属卤化物钙钛矿半导体的低温、快速、可控制备，为新一代高性能光电子器件提供了丰富材料库。相关成果发表于国际学术期刊《自然·通讯》。
金属卤化物钙钛矿是一类光电性质优异、可溶液制备的新型半导体材料，在太阳能电池、发光二极管、辐射探测器等器件制造上展现出应用前景。然而，这些器件目前主要采用钙钛矿多晶薄膜为光活性材料，其固有缺陷会显著降低器件性能和使用寿命。若采用缺陷密度仅为多晶薄膜十万分之一，且兼具优异输运能力及稳定性的钙钛矿单晶晶片，就能制造更高性能的光电子器件。科学家将多晶薄膜与单晶晶片分别比作“碎钻”和“完美钻石”，以显示两者的优劣。
长期以来，国际上未有钙钛矿单晶晶片的通用制备方法，传统方法仅能以满足高温环境、生长速率慢的方式制备几种毫米级单晶，极大限制了单晶晶片的实际应用。对于钙钛矿单晶晶片生长所涉及的成核、溶解、传质、反应等多个过程，华东理工大学团队结合多重实验论证和理论模拟，揭示了传质过程是决定晶体生长速率的关键因素，由此研发了以二甲氧基乙醇为代表的生长体系，通过多配位基团精细调控胶束的动力学过程，使溶质的扩散系数提高了3倍。在高溶质通量系统中，研究人员实现了将晶体生长环境温度降低60摄氏度，晶体生长速率提高4倍，生长周期由7天缩短至1.5天。
该成果主要完成人之一、华东理工大学教授侯宇举例说，在70摄氏度下，甲胺铅碘单晶晶片生长速度可达到8微米/分钟，一个结晶周期内晶片尺寸可达2厘米，较传统方法下的4毫米大幅提升。“我们突破了传统生长体系中溶质扩散不足的技术壁垒，提供了一条更普适、更高效、更低条件的单晶晶片生长路线。”
基于这一突破，团队组装了高性能单晶晶片辐射探测器件，不仅可实现自供电辐射成像，避免了高工作电压的限制，还大大降低了辐射强度，以胸透成像为例，新器件的辐射强度数值仅为常规医疗诊断的百分之一。
《光明日报》我科学家自主研发通用晶体生长技术
为新一代高性能光电子器件提供丰富材料库
本报上海4月6日电 记者颜维琦从华东理工大学获悉，该校清洁能源材料与器件团队自主研发了一种钙钛矿单晶晶片通用生长技术，将晶体生长周期由7天缩短至1.5天，实现了30余种金属卤化物钙钛矿半导体的低温、快速、可控制备，为新一代高性能光电子器件提供了丰富的材料库。相关成果发表于国际学术期刊《自然·通讯》。
金属卤化物钙钛矿是一类光电性质优异、可溶液制备的新型半导体材料，在太阳能电池、发光二极管、辐射探测领域展现出应用前景，被誉为新能源、环境等领域的新质生产力，成为学术界、工业界争相创新研发的目标。相对于多晶薄膜，钙钛矿单晶晶片具有极低的缺陷密度，同时兼具优异的光吸收、输运能力以及稳定性，是高性能光电子器件的理想候选材料。
然而，国际上尚未有钙钛矿单晶晶片的通用制备方法，其生长过程的控制步骤仍不明确，传统的空间限域方法仅能以高温、生长速率慢的方式制备几种毫米级单晶，极大限制了实际应用。研究团队结合多重实验论证和理论模拟，揭示了传质过程是决定晶体生长速率的关键因素，自主研发了以二甲氧基乙醇为代表的生长体系，通过多配位基团精细调控胶束的动力学过程，使溶质的扩散系数提高了3倍。在高溶质通量系统中，研究人员将原有的晶体生长温度降低了60摄氏度，晶体的生长速率提高了4倍，生长周期由7天缩短至1.5天。
“该单晶晶片生长技术具有普适性，可以实现30余种厘米级单晶晶片的低温、快速、高通量生长。”该成果的主要完成人、华东理工大学侯宇教授介绍，例如，在70摄氏度下，甲胺铅碘单晶晶片的生长速度可达到8微米/分钟，在一个结晶周期内单晶晶片尺寸可达2厘米。
此外，团队组装了高性能单晶晶片辐射探测器件，实现大面积复杂物体的自供电成像，避免了高工作电压的限制，大大降低辐射强度。以胸透成像为例，基于高质量晶片的器件比常规医疗诊断所需的辐射强度低100倍。
据介绍，接下来，团队将在此基础上同步调控晶体的成核和生长过程，攻关钙钛矿晶片与薄膜晶体管的直接耦联工艺，开发动态高分辨成像技术，为钙钛矿晶片的辐射探测应用落地铺平道路。
【央广网】上海科研团队研发通用晶体生长技术：生长速率提高4倍，让毫米级“碎钻”长成厘米级“完美钻石”
央广网上海4月2日消息（记者唐奇云 实习生魏嘉吟）近期，华东理工大学清洁能源材料与器件团队自主研发了一种钙钛矿单晶薄膜通用生长技术，将晶体生长周期由7天缩短至1.5天，实现了30余种金属卤化物钙钛矿半导体的低温、快速、可控制备，为新一代的高性能光电子器件提供了丰富的材料库。
相关成果发表于国际知名学术期刊《自然-通讯》。该研究工作以华东理工大学为唯一通讯单位。华理材料科学与工程学院博士生刘达为本论文的第一作者，侯宇教授和杨双教授为本论文的通讯作者，并得到了杨化桂教授的悉心指导。
金属卤化物钙钛矿是一类光电性质优异、可溶液制备的新型半导体材料，在太阳能电池、发光二极管、辐射探测领域显示出应用前景，被誉为新能源、环境等领域的新质生产力，成为了学术界、工业界争相创新研发的目标。
目前，这些器件主要采用多晶薄膜为光活性材料，其表界面悬挂键、不饱和键等缺陷将显著降低器件性能和使用寿命。相对于碎钻般的多晶薄膜，钙钛矿单晶晶片如同完美的“非洲之星”，具有极低的缺陷密度（约为多晶薄膜的十万分之一），同时兼具优异的光吸收、输运能力以及稳定性，是高性能光电子器件的理想候选材料。
然而，国际上尚未有钙钛矿单晶晶片的通用制备方法，传统的空间限域方法仅能以高温、生长速率慢的方式制备几种毫米级单晶，极大地限制了单晶晶片的实际应用。如何通过科技“魔法”，让毫米级“碎钻”长成厘米级“完美钻石”？
钙钛矿单晶薄膜材料生长涉及到成核、溶解、传质、反应等多个过程，其生长过程的控制步骤仍不明确。研究团队结合多重实验论证和理论模拟，揭示了传质过程是决定晶体生长速率的关键因素，自主研发了以二甲氧基乙醇为代表的生长体系，通过多配位基团精细调控胶束的动力学过程，使得溶质的扩散系数提高了3倍。在高溶质通量系统中，研究人员将原有的晶体生长温度降低了60度，晶体的生长速率提高了4倍，生长周期由7天缩短至1.5天。
“该单晶薄膜生长技术具有普适性，可以实现30余种厘米级单晶薄膜的低温、快速、高通量生长。”该成果的主要完成人、华东理工大学教授侯宇介绍说，例如，在70度下，甲胺铅碘单晶薄膜的生长速度可达到8微米/分钟，在一个结晶周期内单晶薄膜尺寸可达2厘米。同时，钙钛矿结构中常用的铅元素可以轻易替换成低毒性的锡、锗、铋、锑、铜，卤素离子（氯、溴、碘）全覆盖。此外，一些难以合成的具有双金属结构、多元素合金的单晶，也首次实现了单晶的可控制备。
这一研究成果不但突破了传统生长体系中溶质扩散不足的技术壁垒，提供了一条普适性、低温、快速的单晶薄膜生长路线，构建了30余种高质量厘米级单晶薄膜材料库。此外，团队还组装了高性能单晶薄膜辐射探测器件，实现大面积复杂物体的自供电成像，避免高工作电压的限制，拓展辐射探测的应用场景，为便携式、户外条件提供了新范式。
在我们的生活中，水视窗、X射线衍射、乳腺和CT检查、安检、放射治疗等等，辐射以看不见摸不着的形式存在着。无论是哪一种辐射，人们必须借助于辐射探测器，给出辐射的类型、强度、能量及时间等特性。而基于高质量单晶薄膜所组装的辐射探测器件，不但可用于自供电辐射成像，还将大大降低辐射强度。
得益于高效的载流子收集，器件的扩散长度远超晶体厚度，有望实现探测器的自供电模式工作。基于高质量单晶薄膜所组装的辐射探测器件，在零偏压和低电压模式下的灵敏度均达到国际领先水平，是商业化α-Se探测器的5万倍。此外，在像素阵列化器件中展示出优异的空间尺度上一致性，实现了大面积复杂物体的X射线成像。“以胸透成像为例，基于高质量晶片的器件比常规医疗诊断所需的辐射强度低100倍。”侯宇向记者说道。
为实现“小材料”的“大用途”，清洁能源材料与器件团队将在此实验基础上同步调控晶体的成核和生长过程，攻关钙钛矿晶片与薄膜晶体管的直接耦联工艺，开发动态高分辨成像技术，为钙钛矿晶片的辐射探测应用落地铺平道路。
【科学网】速度提高4倍！华理团队研发通用晶体生长技术
近日，华东理工大学清洁能源材料与器件团队自主研发了一种钙钛矿单晶薄膜通用生长技术，将晶体生长周期由7天缩短至1.5天，实现了30余种金属卤化物钙钛矿半导体的低温、快速、可控制备，为新一代的高性能光电子器件提供了丰富的材料库。相关研究成果发表于《自然—通讯》。
生长方法限制晶体应用
金属卤化物钙钛矿是一类光电性质优异、可溶液制备的新型半导体材料，结合了无机半导体的高性能和有机半导体的柔性特征，在太阳能电池、发光二极管、辐射探测领域显示出优越的应用前景，被誉为新能源、环境等领域的新质生产力。
按照物质形态，材料结构可以分为单晶、多晶和非晶三种类型。传统的半导体材料主要是单晶结构，而钙钛矿以多晶为主。
“我们希望把钙钛矿做成单晶的结构，进而作为半导体器件应用。”该成果的主要完成人、华东理工大学教授侯宇介绍。相对于碎钻般的多晶薄膜，钙钛矿单晶晶片如同完美的“非洲之星”，具有极低的缺陷密度，同时兼具优异的光吸收、输运能力以及稳定性，是高性能光电子器件的理想候选材料。
然而，国际上尚无钙钛矿单晶晶片的通用制备方法。钙钛矿单晶薄膜材料生长涉及到成核、溶解、传质、反应等多个过程，其生长过程的控制步骤仍不明确。传统的空间限域方法需要较高温度的生长条件，且生长速率慢、只能制备毫米级单晶，难以满足单晶晶片的实际应用需求。
长成厘米级“完美钻石”
如何通过科技“魔法”，让毫米级“碎钻”长成厘米级“完美钻石”？
研究团队结合多重实验论证和理论模拟，揭示了传质过程是决定晶体生长速率的关键因素。在此基础上，经过大量的摸索和尝试，团队自主研发了以二甲氧基乙醇为代表的生长体系，通过多配位基团精细调控胶束的动力学过程，使得溶质的扩散系数提高了3倍。在高溶质通量系统中，研究人员将原有的晶体生长温度降低了60摄氏度，晶体的生长速率提高了4倍，生长周期由7天缩短至1.5天。
侯宇指出：“除了能耗降低，在低温条件下，晶体生长受到的环境扰动更小，同时可以抑制副反应，减少晶体中的杂质。”
进一步地，研究团队提供了一条普适性、低温、快速的单晶薄膜生长路线，构建了30余种高质量厘米级单晶薄膜材料库。
“该单晶薄膜生长技术具有普适性，可以实现30余种厘米级单晶薄膜的低温、快速、高通量生长。”侯宇举例，如利用此方法，甲胺铅碘单晶薄膜在70摄氏度条件下，生长速度可达到8微米/分钟，在一个结晶周期内单晶薄膜尺寸可达2 厘米。
同时，钙钛矿结构中常用的铅元素可以轻易替换成低毒性的锡、锗、铋、锑、铜等元素。此外，一些难以合成的具有双金属结构、多元素合金的单晶，也首次实现了单晶的可控制备。
辐射探测新范式
为探索钙钛矿单晶薄膜的应用潜能，研究团队组装了单晶薄膜辐射探测器件，可实现大面积复杂物体的自供电成像、拓展辐射探测的应用场景。
研究团队介绍，得益于高效的载流子收集性能，该器件的扩散长度远超晶体厚度，有望实现探测器的自供电模式工作。团队组装的辐射探测器件，在零偏压和低电压模式下的灵敏度均达到国际领先水平，是商业化α-Se探测器的5万倍。此外，在像素阵列化器件中展示出优异的空间尺度一致性，实现了大面积复杂物体的X射线成像。以胸透成像为例，基于此晶片的器件比常规医疗诊断所需的辐射强度低100倍。
“预计在一年内，在一个结晶周期内单晶薄膜尺寸可达3~4厘米，可以进一步往产业化进行推进。”侯宇教授表示，未来的攻关主要包括十英寸级晶圆可控制备、薄膜晶体管耦联技术和开发动态高分辨成像技术这3个方向。
