[00875171]复合半导体材料的可控制备与光电性能研究

该项目属于新型复合半导体材料领域。复合半导体材料系由两种或两种以上材料组分复合组成而区别于无机半导体材料和有机半导体材料的一类新型半导体材料，是半导体研究领域的热点和前沿。该项目提出复合半导体新概念，获国家基金委重大项目“有机/无机复合半导体材料的基础研究”资助，建立了复合半导体材料系列制备新方法和构筑了复合微纳新结构，实现了其光电性能的协同增强。主要原创性成果有： 1、基于复合半导体新概念，构筑了一系列复合半导体材料微纳新结构，如零维金属团簇、纳米颗粒、一维纳米棒(线)、二维薄膜复合结构，包括玉米状Fe₂O₃/CdS复合结构、金属纳米颗粒负载MoS₂二维结构、杂化钙钛矿薄膜结构等，证明了复合半导体中存在高效光致电荷转移机制。其中关于金团簇的成果被汪尔康院士等国内外同行认为是制备金团簇纳米结构的简便快速新方法。 2、基于电荷转移原理，提出复合半导体制备的新策略。通过调控复合界面结合力，开创性采用相分离法和原位还原法，首次获得碳纳米管与酞菁铒、酞菁氧钛、CdS形成的一维有序复合半导体材料，实现光电导性能在数量级上的提高和显著的表面光伏效应。该成果被Chem.Rev.等权威综述专门归纳为一类独特的、具有广阔应用前景的材料制备新工艺。 3、制作出基于复合半导体材料高性能光电器件。通过有序复合界面调控，突破了传统半导体材料在可见光下的光催化效率瓶颈，是可见光下的光催化效率最高的材料体系；提出复合半导体持续光导机制，通过填充深能级陷阱，有效提高紫外光探测器响应速度；大幅抑制界面缺陷，突破有机/无机复合太阳能电池的效率瓶颈，多次刷新了同类型电池的效率世界最高值。李永舫院士专门撰写热点评论给予高度评价，认为该成果是领域中的重大进展( significant progress)。 上述成果为解决两种半导体材料结构大失配下的有序复合问题提供了多条简单有效的新途径，充分发挥了光电性能的协同增强效应，为复合半导体的产业化应用奠定了重要的理论和技术基础。 在Adv.Mater.、J.Am Chem Soc等杂志上共发表SCI论文119篇，SCI他引次数3902次。10篇代表性论文平均影响因子为9.04，SCI他引740次，最高单篇他引147次。授权发明专利10项。