“传统无机半导体材料普遍存在表面缺陷多ღ◈ღ◈、能带匹配度差的问题ღ◈ღ◈。针对这个痛点ღ◈ღ◈,我们在基底引入了极薄的一层分子做界面修饰ღ◈ღ◈;在这层分子层上方ღ◈ღ◈,再叠加有机-无机杂化半导体材料ღ◈ღ◈,作为功能活性层ღ◈ღ◈。”在南开大学袁明鉴教授团队实验室欢迎来到赌船!ღ◈ღ◈,姜源植研究员手持马克笔欢迎来到赌船!ღ◈ღ◈,在手套箱玻璃上直接勾勒出光电器件结构示意图ღ◈ღ◈。
他继续画上一个箭头ღ◈ღ◈,边画边对学生说ღ◈ღ◈:“你看ღ◈ღ◈,太阳光是从器件底部的这个位置入射ღ◈ღ◈,在有机-无机杂化半导体活性层完成光的收集川村千里ღ◈ღ◈。”
就在半个多月前ღ◈ღ◈,研究团队关于正式结构钙钛矿太阳能电池研究的最新成果以27.17%的稳态光电转换效率刷新了全球纪录ღ◈ღ◈,于国际顶尖学术期刊《自然》发表ღ◈ღ◈。同时ღ◈ღ◈,团队的《低维杂化半导体材料的结构与性能调控》项目也摘得2025年度天津市自然科学奖特等奖ღ◈ღ◈。
从“0”到“1”重大突破ღ◈ღ◈、攻克“卡脖子”关键技术ღ◈ღ◈、培育原创性颠覆性创新成果科创背后的故事ღ◈ღ◈,是“以十年磨一剑的定力勇闯无人区”的执着ღ◈ღ◈。
在半导体的世界里ღ◈ღ◈,有时“很极致”ღ◈ღ◈。团队核心成员ღ◈ღ◈、南开大学化学学院特聘研究员ღ◈ღ◈、博士生导师姜源植介绍ღ◈ღ◈,传统半导体材料如同坚硬的铁块欢迎来到赌船!欢迎来到赌船!ღ◈ღ◈,如硅ღ◈ღ◈、氮化镓等主流材料ღ◈ღ◈,它们结构稳固却难以塑形ღ◈ღ◈,“硅材料要做成薄片ღ◈ღ◈,得靠物理切割ღ◈ღ◈,厚度动辄几百微米ღ◈ღ◈,成本高且精度难控ღ◈ღ◈;氮化镓则需层层沉积ღ◈ღ◈,过程像浇灌水泥一样缓慢ღ◈ღ◈。”
这种“刚性”限制了材料性能突破ღ◈ღ◈,也成为制约半导体技术向更小尺寸ღ◈ღ◈、更高性能器件发展的瓶颈ღ◈ღ◈。而袁明鉴教授团队研发的有机-无机杂化半导体材料ღ◈ღ◈,彻底颠覆了这一特性ღ◈ღ◈,它更像一块柔软的面包ღ◈ღ◈。
姜源植说ღ◈ღ◈:“如果把传统材料比作铁块欢迎来到赌船!ღ◈ღ◈,我们的材料就是面包ღ◈ღ◈,有机小分子就是一把刀ღ◈ღ◈,能轻松把大块面包切成薄片ღ◈ღ◈,甚至切成单层ღ◈ღ◈、零维的小方块ღ◈ღ◈。”
其实ღ◈ღ◈,这类杂化半导体材料(如钙钛矿)早已被发现ღ◈ღ◈,但在2014年前ღ◈ღ◈,其半导体性质一直被忽视ღ◈ღ◈。袁明鉴在国外做博士后期间ღ◈ღ◈,偶然发现这类材料具有优异的发光特性ღ◈ღ◈。2016年ღ◈ღ◈,袁明鉴入职南开大学并组建团队ღ◈ღ◈,发表了领域内首篇低维杂化半导体发光器件论文ღ◈ღ◈,正式开启这一领域的系统研究川村千里ღ◈ღ◈。彼时ღ◈ღ◈,没人能预料到ღ◈ღ◈,这场从“铁块”到“面包”的材料变革ღ◈ღ◈,会为半导体领域带来全新可能ღ◈ღ◈。
姜源植以材料结晶的均匀性问题为例ღ◈ღ◈:“就像撒在地上的沙子ღ◈ღ◈,大小不一会影响整体性能ღ◈ღ◈,低维薄膜中ღ◈ღ◈,晶体尺寸不均会直接导致光电效率暴跌ღ◈ღ◈。”当时ღ◈ღ◈,作为袁明鉴教授的博士生ღ◈ღ◈,姜源植跟着导师频繁往返上海ღ◈ღ◈,与复旦大学杨迎国研究员团队合作ღ◈ღ◈,对接同步辐射光源这一国家大型科学装置ღ◈ღ◈。
一次次跨城沟通ღ◈ღ◈、一遍遍优化方案ღ◈ღ◈,团队最终搭建起国内首套杂化半导体结晶过程原位表征平台ღ◈ღ◈,实时观测晶体生长的每一步ღ◈ღ◈,彻底厘清结晶不均的机理ღ◈ღ◈。“否则ღ◈ღ◈,我们永远只能盲人摸象ღ◈ღ◈,搞不清微观世界的变化规律ღ◈ღ◈。”姜源植说ღ◈ღ◈,这一突破ღ◈ღ◈,为后续精准调控奠定了核心基础ღ◈ღ◈。
如今ღ◈ღ◈,已经是博士后的李赛赛ღ◈ღ◈,自2015年本科二年级时便开始接触太阳能电池器件ღ◈ღ◈,2018年以专业第一保研至南开大学ღ◈ღ◈,加入了袁教授的课题组ღ◈ღ◈。“他直到博士临近毕业ღ◈ღ◈,才发表首篇学术论文ღ◈ღ◈,从入行研究到发文历时整整9年ღ◈ღ◈。”姜源植说ღ◈ღ◈。
这是李赛赛的时间安排ღ◈ღ◈:一般早上八点半至晚上十一点ღ◈ღ◈,一周六天ღ◈ღ◈,白天依据前一天的实验结果做出相应计划ღ◈ღ◈,晚上一般是文献阅读ღ◈ღ◈,总结实验结果ღ◈ღ◈,设计新的实验方案ღ◈ღ◈;暑假期间一般在整理文章ღ◈ღ◈,周末会正常休息ღ◈ღ◈,不休假ღ◈ღ◈;春节一般腊月二十七回家ღ◈ღ◈,初六返校ღ◈ღ◈。
2022年元旦ღ◈ღ◈,李赛赛已是电池小组“大师兄”年级最高ღ◈ღ◈,年纪也最大ღ◈ღ◈。当时ღ◈ღ◈,实验器件性能还是不如人意ღ◈ღ◈,他压力很大ღ◈ღ◈。“师弟师妹出于好心ღ◈ღ◈,劝我元旦应该放松一下ღ◈ღ◈。”李赛赛还是拒绝了欢迎来到赌船!ღ◈ღ◈,他认为ღ◈ღ◈,虽然此前实验历经无数次失败ღ◈ღ◈,多做一次少做一次似乎不能改变什么川村千里川村千里ღ◈ღ◈,“但是心态上是一次次放松ღ◈ღ◈,还是一次次坚持ღ◈ღ◈,本质上是不一样的川村千里ღ◈ღ◈。”就是那一天的实验ღ◈ღ◈,小组器件性能发生巨大突破的一次ღ◈ღ◈,大家找到了影响器件性能的关键ღ◈ღ◈,后续实现了当时世界纪录效率认证ღ◈ღ◈。“多坚持一下ღ◈ღ◈,得到了收获ღ◈ღ◈。”李赛赛说ღ◈ღ◈。
姜源植说ღ◈ღ◈,李赛赛的第一篇论文登载在《自然》期刊上ღ◈ღ◈,“一鸣惊人的背后ღ◈ღ◈,正是团队坐冷板凳精神的缩影ღ◈ღ◈。”
当时ღ◈ღ◈,领域内普遍认为有机分子只能将体相材料剪裁为二维片层ღ◈ღ◈,而团队在实验中ღ◈ღ◈,敏锐地发现某类有机配体可打破这一认知ღ◈ღ◈,形成零维量子点如同把面包切成细小的“肉丁”ღ◈ღ◈。
“为何能切?如何去切?”姜源植作为当时实验的第一亲历者ღ◈ღ◈,记忆犹新ღ◈ღ◈。团队耗时半年ღ◈ღ◈,动用所有表征手段ღ◈ღ◈,反复验证ღ◈ღ◈、排除干扰ღ◈ღ◈,最终确认这一全新现象ღ◈ღ◈:通过调控有机分子ღ◈ღ◈,可实现从零维到二维不同维度材料的精准构筑ღ◈ღ◈。这一成果ღ◈ღ◈,被《自然》杂志评价为“全新概念性的策略创新”川村千里ღ◈ღ◈,为光电器件制备开辟了全新路径ღ◈ღ◈。
姜源植介绍ღ◈ღ◈,作为团队带头人的袁明鉴教授ღ◈ღ◈,即便身兼多项职务ღ◈ღ◈,仍坚持每天进实验室ღ◈ღ◈,与学生讨论实验进展ღ◈ღ◈。袁明鉴教授格外重视学生身心健康ღ◈ღ◈,反复叮嘱团队成员ღ◈ღ◈,不要只聊科研ღ◈ღ◈,要关注学生成长中的困惑ღ◈ღ◈,让科研之路既有温度ღ◈ღ◈,也有力量ღ◈ღ◈。
袁明鉴教授鼓励团队成员“把科研融入生活ღ◈ღ◈,保持对未知的好奇”ღ◈ღ◈,团队也形成了纯粹ღ◈ღ◈、专注ღ◈ღ◈、协作的科研氛围ღ◈ღ◈,大家心往一处想ღ◈ღ◈、劲往一处使ღ◈ღ◈,跨学科ღ◈ღ◈、跨单位协同攻关ღ◈ღ◈,联合多个团队ღ◈ღ◈,攻克一个又一个难关ღ◈ღ◈。
十年间ღ◈ღ◈,团队从最初的几人ღ◈ღ◈,发展为一支兼具化学ღ◈ღ◈、物理ღ◈ღ◈、光学等多学科背景的科研队伍ღ◈ღ◈,成果斐然ღ◈ღ◈。如今团队的研究成果已获国际高度认可ღ◈ღ◈,《自然》期刊专题评述其为“重大突破”ღ◈ღ◈,相关论文发表于《自然》《自然通讯》等顶级期刊ღ◈ღ◈,累计发表论文133篇ღ◈ღ◈,总被引超2000次ღ◈ღ◈。但团队深知ღ◈ღ◈,基础研究的终极价值ღ◈ღ◈,是服务国家需求ღ◈ღ◈、赋能产业发展ღ◈ღ◈,从实验室走向应用ღ◈ღ◈,还有很长的路要走ღ◈ღ◈。
“我们现在最想做的ღ◈ღ◈,是把小面包做成大蛋糕ღ◈ღ◈,解决从实验室小面积原型到大面积模组的工程化问题ღ◈ღ◈。”姜源植说ღ◈ღ◈。从3厘米×3厘米的实验室小面积原型器件ღ◈ღ◈,到1.2米×0.6米的商用模组器件ღ◈ღ◈,中间涉及封装ღ◈ღ◈、稳定性ღ◈ღ◈、规模化制备等诸多工程难题ღ◈ღ◈。同时ღ◈ღ◈,面对AI技术快速发展ღ◈ღ◈,团队正打破学科壁垒ღ◈ღ◈,主动学习新知识ღ◈ღ◈,推动化学ღ◈ღ◈、物理ღ◈ღ◈、光学ღ◈ღ◈、集成电路等多学科交叉ღ◈ღ◈,攻克跨领域难题ღ◈ღ◈。
小小薄膜ღ◈ღ◈,藏着实打实的科研厚度ღ◈ღ◈,这段从“0”到“1”世界第一的突破之路ღ◈ღ◈,走得格外扎实ღ◈ღ◈。袁明鉴教授曾说ღ◈ღ◈:“把基础研究做深做透ღ◈ღ◈,把成果转化做实做细ღ◈ღ◈,以十年磨一剑的定力勇闯无人区川村千里ღ◈ღ◈!”也为团队定下了清晰笃定的目标ღ◈ღ◈:“紧密围绕未来能源国家重大战略需求ღ◈ღ◈,努力把我国在该领域的技术做到世界最前沿ღ◈ღ◈,为实现高水平科技自立自强ღ◈ღ◈、建设科技强国贡献全部智慧和力量ღ◈ღ◈。”(记者单炜炜摄影单炜炜宗琪琪)欢迎来到公海欢迎来到赌船ღ◈ღ◈!公赌船jcjc710公海赌网址710客服ღ◈ღ◈,公海赌网址710公海线路检测ღ◈ღ◈,公海赌船jc710官网ღ◈ღ◈,欢迎公海来到赌船710ღ◈ღ◈,
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