LI-COR 通量觀測研究?冬季系列研討會
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通量觀測研究的 LI-COR“3要素+” 完整解決方案:1. 精準(zhǔn)、穩(wěn)定的分析儀;2. 國際流行的數(shù)據(jù)處理軟件;3. 化繁為簡的數(shù)據(jù)深入分析軟件;3+. 多臺站數(shù)據(jù)管理平臺。
通量觀測研究 LI-COR“3要素+”
完整解決方案
2021年12月-2022年3月
我們力邀LI-COR
三位通量研究領(lǐng)域的
科學(xué)家
徐六康、李加宏、
Dave Johnson
舉辦7場講座
生態(tài)系統(tǒng)碳水循環(huán)對氣候變化的影響及相關(guān)測量技術(shù)
渦度相關(guān)通量觀測方法介紹
渦度相關(guān)通量觀測方法的應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
渦度相關(guān)通量觀測的硬件組成
渦度相關(guān)通量觀測的數(shù)據(jù)采集(含生物氣象數(shù)據(jù))與協(xié)同管理
使用EddyPro分析/處理渦度相關(guān)通量觀測數(shù)據(jù)
渦度相關(guān)通量觀測的輔助測量:土壤碳水通量、葉片光合、葉面積指數(shù)LAI
如果您對通量研究中的其他話題感興趣,請告訴我們,作為后續(xù)的研討內(nèi)容。
通過這次研討,您將掌握觀測研究的核心要素,并可收獲一張由LI-COR頒發(fā)的結(jié)業(yè)證書。
下周三第yi講(12月22日上午10:00-11:00),我們邀請到了LI-COR公司的首席科學(xué)家徐六康博士,他將以生態(tài)系統(tǒng)碳水循環(huán)為主題,和大家分享相關(guān)研究前沿,著重探討生態(tài)系統(tǒng)與大氣之間、葉片及土壤表面的溫室氣體通量測量技術(shù)。熱烈歡迎各位老師參會交流~
嘉賓簡介
徐六康
徐六康博士,美國LI-COR公司環(huán)境科學(xué)部首席科學(xué)家。2000年獲加州大學(xué)戴維斯分校土壤學(xué)博士學(xué)位,1987~1994年系原中科院綜考會助理研究員,1994~2001年加州大學(xué)戴維斯分校助理研究,2001~2004年加州大學(xué)伯克利分校博士后研究。主要研究領(lǐng)域是各種生態(tài)系統(tǒng)及土壤介面和大氣之間的溫室氣體和能量交換的調(diào)控及其測量技術(shù)的研究。發(fā)表論文幾十篇,獲Top 100 World‘s Most Influential Scientific Minds 2014 by Thomson Reuters,top 1% of researchers for most cited documents in Agricultural Sciences。截至2021年底,發(fā)表論文總引次數(shù)達(dá)8070次。
研討會詳情
題目:The Importance of Measuring and Researching Carbon and Water Cycles and Their Impact on Climate Change
主講人:徐六康博士
主辦方:LI-COR和北京力高泰科技有限公司
日期和時(shí)間:2021年12月22日(星期三);上午 10:00-11:00 (北京時(shí)間)
點(diǎn)擊下方鏈接報(bào)名,成功后您將收到確認(rèn)郵件。有任何疑問請給我們留言: )
報(bào)名鏈接
精彩預(yù)告
@Module.1
第yi講
2021年12月22日 星期三
上午10:00-11:00
生態(tài)系統(tǒng)碳水循環(huán)對氣候變化的影響及相關(guān)測量技術(shù)
The Importance of Measuring and Researching Carbon and Water Cycles and Their Impact on Climate Change
@Module.2
第二講
2022年1月4日 星期二
上午10:00-11:00
渦度相關(guān)通量觀測方法介紹
The Theory of Ecosystem Gas Exchange: The Eddy Covariance Method
@Module.3
第三講
2022年1月11日 星期二
上午10:00-11:00
渦度相關(guān)通量觀測方法的應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
Eddy Covariance Applications and Experimental Design
@Module.4
第四講
2022年2月22日 星期二
上午10:00-11:00
渦度相關(guān)通量觀測的硬件組成
Instrumentation for Eddy Covariance
@Module.5
第五講
2022年3月1日 星期二
上午10:00-11:00
渦度相關(guān)通量觀測的數(shù)據(jù)采集(含生物氣象數(shù)據(jù))與協(xié)同管理
Integration of an Eddy Covariance System
@Module.6
第六講
2022年3月8日 星期二
上午10:00-11:00
使用EddyPro分析/處理渦度相關(guān)通量觀測數(shù)據(jù)
Data Processing with EddyPro
@Module.7
第七講
2022年3月15日 星期二
上午10:00-11:00
渦度相關(guān)通量觀測的輔助測量:土壤碳水通量、葉片光合、葉面積指數(shù)LAI
Supplementary measurements to Eddy Covariance
LI-COR 通量觀測?冬季系列研討會
即將拉開帷幕
我們期待與您相見直播間!
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- LI-COR 通量觀測研究?冬季系列研討會
通量觀測研究的 LI-COR“3要素+” 完整解決方案:1. 精準(zhǔn)、穩(wěn)定的分析儀;2. 國際流行的數(shù)據(jù)處理軟件;3. 化繁為簡的數(shù)據(jù)深入分析軟件;3+. 多臺站數(shù)據(jù)管理平臺。
通量觀測研究 LI-COR“3要素+”
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2021年12月-2022年3月
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生態(tài)系統(tǒng)碳水循環(huán)對氣候變化的影響及相關(guān)測量技術(shù)
渦度相關(guān)通量觀測方法介紹
渦度相關(guān)通量觀測方法的應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
渦度相關(guān)通量觀測的硬件組成
渦度相關(guān)通量觀測的數(shù)據(jù)采集(含生物氣象數(shù)據(jù))與協(xié)同管理
使用EddyPro分析/處理渦度相關(guān)通量觀測數(shù)據(jù)
渦度相關(guān)通量觀測的輔助測量:土壤碳水通量、葉片光合、葉面積指數(shù)LAI
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下周三第yi講(12月22日上午10:00-11:00),我們邀請到了LI-COR公司的首席科學(xué)家徐六康博士,他將以生態(tài)系統(tǒng)碳水循環(huán)為主題,和大家分享相關(guān)研究前沿,著重探討生態(tài)系統(tǒng)與大氣之間、葉片及土壤表面的溫室氣體通量測量技術(shù)。熱烈歡迎各位老師參會交流~
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徐六康
徐六康博士,美國LI-COR公司環(huán)境科學(xué)部首席科學(xué)家。2000年獲加州大學(xué)戴維斯分校土壤學(xué)博士學(xué)位,1987~1994年系原中科院綜考會助理研究員,1994~2001年加州大學(xué)戴維斯分校助理研究,2001~2004年加州大學(xué)伯克利分校博士后研究。主要研究領(lǐng)域是各種生態(tài)系統(tǒng)及土壤介面和大氣之間的溫室氣體和能量交換的調(diào)控及其測量技術(shù)的研究。發(fā)表論文幾十篇,獲Top 100 World‘s Most Influential Scientific Minds 2014 by Thomson Reuters,top 1% of researchers for most cited documents in Agricultural Sciences。截至2021年底,發(fā)表論文總引次數(shù)達(dá)8070次。
研討會詳情
題目:The Importance of Measuring and Researching Carbon and Water Cycles and Their Impact on Climate Change
主講人:徐六康博士
主辦方:LI-COR和北京力高泰科技有限公司
日期和時(shí)間:2021年12月22日(星期三);上午 10:00-11:00 (北京時(shí)間)
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第yi講
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第二講
2022年1月4日 星期二
上午10:00-11:00
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The Theory of Ecosystem Gas Exchange: The Eddy Covariance Method
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第三講
2022年1月11日 星期二
上午10:00-11:00
渦度相關(guān)通量觀測方法的應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
Eddy Covariance Applications and Experimental Design
@Module.4
第四講
2022年2月22日 星期二
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第六講
2022年3月8日 星期二
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使用EddyPro分析/處理渦度相關(guān)通量觀測數(shù)據(jù)
Data Processing with EddyPro
@Module.7
第七講
2022年3月15日 星期二
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- LI-COR渦度相關(guān)通量觀測系統(tǒng)助力北緯41度(Parall
內(nèi)容來源:https://parallel41.nebraska.edu
農(nóng)田地表蒸散發(fā)(Evapotranspiration,ET)包括農(nóng)田土壤表面蒸發(fā)、植被蒸騰、植被冠層截留降水蒸發(fā)、冰雪升華等,它是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)水文循環(huán)的重要環(huán)節(jié)。精確測量農(nóng)田地表蒸散發(fā)有助于科學(xué)管理農(nóng)業(yè)灌溉。
如果用塑料袋罩住一盆植物,用繩子扎緊。等一會兒再回來,你會發(fā)現(xiàn),在袋子的內(nèi)壁,會有薄薄的一層水膜。這是盆內(nèi)土壤表面蒸發(fā)和植物蒸騰,共同釋放出來的水汽。
地表蒸散發(fā)(Evapotranspiration,ET)
對單株植物來說,我們可以用這種方法了解盆栽植物在一段時(shí)間內(nèi)的蒸騰耗水。但是,在田間,這種方法似乎不能湊效了。
LI-COR渦度相關(guān)通量觀測系統(tǒng)能直接測量地表蒸散發(fā)。(延伸閱讀:地表蒸散自動測量系統(tǒng)在田間水分管理中的應(yīng)用 )
LI-COR渦度相關(guān)通量觀測系統(tǒng)
研究者們在美國中部的重要糧食產(chǎn)區(qū),沿著北緯41度,從東到西架設(shè)了多套LI-COR渦度相關(guān)通量觀測系統(tǒng),用于農(nóng)田地表蒸散發(fā)的直接測量。北緯41度(Parallel 41)項(xiàng)目(https://parallel41.nebraska.edu)由此得名。
北緯41度(Parallel 41)項(xiàng)目站點(diǎn)組成
北緯41度(Parallel 41)項(xiàng)目提供數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制和缺失數(shù)據(jù)插補(bǔ),最-終產(chǎn)品為逐日的連續(xù)地表蒸散發(fā)數(shù)據(jù)。
作為北緯41度(Parallel 41)項(xiàng)目的重要合作伙伴,Glodet(Global Daily Evapotranspiration,https://glodet.nebraska.edu)借助遙感產(chǎn)品和數(shù)學(xué)模型,在全-球范圍內(nèi)(包括美國、巴西、印度、中東、北非地區(qū))計(jì)算給出30m分辨率的地表蒸散發(fā)數(shù)據(jù)。
站點(diǎn)測量和遙感數(shù)據(jù)結(jié)合,生成高空間分辨率ET數(shù)據(jù)
所有這些數(shù)據(jù)可以免費(fèi)下載。
這些數(shù)據(jù)不僅有助于制定合理的灌溉計(jì)劃,還有助于預(yù)測氣候變化情景下的作物產(chǎn)量及水分消耗。
如果您想使用北緯41度(Parallel 41)項(xiàng)目的地表蒸散發(fā)數(shù)據(jù)(包括CO2通量、土壤熱通量、感熱通量、凈輻射、空氣溫度、降水等),請聯(lián)系Babak Safa博士(s-bsafa1@unl.edu)。
如果在您的研究中使用了Parallel 41項(xiàng)目的數(shù)據(jù)集,請使用下面的引用方式。
Robert B. Daugherty Water for Food Global Institute. (Year). Parallel 41 Flux Network.
University of Nebraska. Lincoln, NE, USA.
. 開發(fā)團(tuán)隊(duì)
LI-COR首席科學(xué)家George Burba是該項(xiàng)目的主要成員之一。
- 轉(zhuǎn)載 | Campbell Scientific通量專題系列會議
Campbell Scientific
通量專 題系列會議
渦動相關(guān)法是研究近地面層碳水等通量過程的標(biāo)準(zhǔn)方法之一,基于渦動相關(guān)技術(shù)的通量觀測已經(jīng)成為不同生態(tài)系統(tǒng)碳水循環(huán)的重要研究手段,并在全 球形成了多個(gè)著名的通量觀測網(wǎng)絡(luò)。
為了讓大家對通量觀測有更充分的認(rèn)識,我們將從2022年12月開始陸續(xù)舉辦一系列(共六次)線上交流會議,會議內(nèi)容包括基礎(chǔ)理論,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),設(shè)備組成、安裝與維護(hù),數(shù)據(jù)處理及質(zhì)量控制等主題。Campbell Scientific高級應(yīng)用科學(xué)家和國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的專家將與大家就不同主題進(jìn)行線上交流,歡迎大家報(bào)名參與。
全部會議主題
01大氣邊界層基礎(chǔ)理論和湍流定義
02渦動相關(guān)方法和常用通量設(shè)備介紹
03通量站點(diǎn)選址介紹
04渦動相關(guān)設(shè)備的選擇及安裝注意事項(xiàng)
05功率譜和協(xié)譜
06譜分析在通量計(jì)算中的應(yīng)用
0710Hz高頻原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制
08數(shù)據(jù)校正方法:坐標(biāo)旋轉(zhuǎn),WPL密度效應(yīng)校正,SND校正
0930min通量數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制
10通量數(shù)據(jù)及氣象要素插補(bǔ)
11渦動相關(guān)系統(tǒng)安裝和EasyFlux DL配置
12渦動相關(guān)系統(tǒng)的日常維護(hù)及常見問題解決方案
第 一次會議
信息及報(bào)名方式
第 一次會議主題為大氣邊界層基礎(chǔ)理論和湍流定義、渦動相關(guān)方法和常用通量設(shè)備介紹,Campbell Scientific高級應(yīng)用科學(xué)家周新華博士和楊柏博士將在會議中與大家進(jìn)行交流。
會議時(shí)間
2022年12月06日
9:30-11:00 AM
會議形式
騰訊會議
報(bào)名方式
1.識別下方二維碼或點(diǎn)擊閱讀原文進(jìn)入報(bào)名頁面。
2.進(jìn)入報(bào)名頁面后,點(diǎn)擊頁面下方“報(bào)名”,點(diǎn)擊“允許”并填寫信息。
溫馨提示
1.請?zhí)崆鞍惭b騰訊會議。
2.請使用報(bào)名時(shí)登錄的同賬號(如同手機(jī)號或同微信號)登錄騰訊會議,以快速入會,避免重復(fù)報(bào)名。
3.報(bào)名和參會均通過文中二維碼或文章底部閱讀原文進(jìn)行,使用報(bào)過名的賬號登錄騰訊會議后可從軟件內(nèi)直接參會。
- 紅壤丘陵生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站
福建長汀紅壤丘陵生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站, 是由福建農(nóng)林大學(xué)承擔(dān)實(shí)施,長汀水保所參與共建,通過對研究區(qū)進(jìn)行水分、土壤、氣象、生物要素的長期連續(xù)觀測,研究紅壤丘陵區(qū)水土流失和生態(tài)系統(tǒng)退化形成過程、機(jī)理等,為水土流失治理和生態(tài)建設(shè)提供支撐。
該研究站項(xiàng)目的生態(tài)站系統(tǒng)方案和設(shè)備服務(wù)均由點(diǎn)將技術(shù)團(tuán)隊(duì)完成,生態(tài)站方案包含地表徑流泥沙自動監(jiān)測系統(tǒng)、徑流堰水沙自動觀測系統(tǒng)、大型蒸滲儀、自動氣象站監(jiān)測系統(tǒng)、多參數(shù)水質(zhì)站、梯度站、土壤水分自動觀測系統(tǒng)、碳通量測量系統(tǒng)、樹干液流測定系統(tǒng)等,通過物聯(lián)網(wǎng)方式,將所有站點(diǎn)數(shù)據(jù)匯集到一個(gè)平臺,用于整體展示及分析。
水量平衡場,通過對種植不同植物土壤區(qū)間的泥沙流失情況,判斷哪些植物可以更有效的防止水土流失。
大型蒸滲儀,用于研究土壤水分平衡,通過對比不同植被下的土壤水分平衡,了解植被對土壤水分轉(zhuǎn)移的影響。
多參數(shù)水質(zhì)站,分析山林徑流水質(zhì)情況,便于判斷土壤侵蝕情況。
通過物聯(lián)網(wǎng)平臺,實(shí)現(xiàn)整體數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。
- uvled燈光通量怎么計(jì)算
- 哪些因素會影響電場強(qiáng)度通量
- TOF-SIMS在光電器件研究中的應(yīng)用系列之二
PART 01
引言有機(jī)發(fā)光二極管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)是基于多層有機(jī)薄膜結(jié)構(gòu)的電致發(fā)光的器件,用作平面顯示器時(shí)具有輕薄、柔性、響應(yīng)快、高對比度和低能耗等優(yōu)點(diǎn),有望成為新一代主流顯示技術(shù)。然而,高效率和長壽命依然是阻礙OLED發(fā)展的重要因素,因?yàn)橛袡C(jī)材料易降解和器件界面結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定從而導(dǎo)致OLED器件失效。在此背景下,迫切需要了解器件的退化機(jī)制,從而在合理設(shè)計(jì)和改進(jìn)材料組合以及器件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,找到提高器件壽命的有效策略。
圖1. 基于OLED柔性顯示器件
PART 02
TOF-SIMS表面分析方法研究有機(jī)/無機(jī)混合OLED器件的界面效應(yīng)是提高其性能和運(yùn)行穩(wěn)定性的關(guān)鍵步驟。在眾多分析方法中,飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜儀(Time of Flight-Secondary Ion Mass Spectrometer,TOF-SIMS)是表征有機(jī)層及其內(nèi)部缺陷的有效分析工具。TOF-SIMS是由一次脈沖離子束轟擊樣品表面所產(chǎn)生的二次離子,經(jīng)飛行時(shí)間質(zhì)量分析器分析二次離子到達(dá)探測器的時(shí)間,從而得知樣品表面成份的分析技術(shù),具有以下檢測優(yōu)勢:
(1)兼具高檢測靈敏度(ppmm-ppb)、高質(zhì)量分辨率(M/DM>16000)和高空間分辨率(<50nm);
(2)表面靈敏,可獲取樣品表面1-2個(gè)原子/分子層成分信息 (≤2nm);
(3)可分析H在內(nèi)的所有元素,并且可以分析同位素;
(4)能夠檢測分子離子,從而獲取有機(jī)材料的分子組成信息;
(5)適用材料范圍廣:導(dǎo)體、半導(dǎo)體及絕緣材料。
目前,TOF-SIMS作為一種重要的表面分析技術(shù),可以用于樣品的表面質(zhì)譜譜圖分析,深度分析,2D以及3D成像分析,所以被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體器件、納米器件、生物醫(yī)藥、量子材料以及能源電池材料等領(lǐng)域。
PART 03
應(yīng)用簡介基于Alq3(8-hydroxyquinoline, aluminum salt,8-羥基喹啉和鋁,分子結(jié)構(gòu)見圖2)的OLED器件,因其寬視角、高亮度和低功耗的特性,成為下一代平板顯示器最有潛力的備選之一。這類器件具有“三明治”結(jié)構(gòu),在兩個(gè)電極之間夾有多個(gè)有機(jī)層。對于OLED器件的研究不僅專注于探索有機(jī)材料,還要進(jìn)行失效分析來確定故障(如顯示黑點(diǎn))產(chǎn)生的原因。在這里,我們展示了TOF-SIMS 對Alq3有機(jī)層進(jìn)行了全面表征。
圖2. Alq3的分子結(jié)構(gòu)式
圖3和圖4均為市售Alq3材料在正離子模式下的TOF-SIMS譜。TOF-SIMS結(jié)果表明,利用Au+和Ga+離子源均可檢測到Alq3碎片的質(zhì)量特征峰,但Au+離子源對這些碎片的靈敏度更高。比如,對比相同離子電流下的Au+和Ga+離子束對質(zhì)量數(shù)為315的Alq2分子碎片的靈敏度,發(fā)現(xiàn)前者靈敏度提高了23倍。此外,只有Au+離子源才能檢測到質(zhì)量數(shù)超過1000的質(zhì)量片段。這些質(zhì)譜體現(xiàn)出使用Au+源分析Alq3這類分子量較大的材料的優(yōu)勢。
圖3. 正離子模式下Alq3的TOF-SIMS譜。分析條件: 一次離子束Au+,22 keV;樣品電流:0.07 pA;分析面積:300 μm2;數(shù)據(jù)采集時(shí)間10 min
4. 正離子模式下Alq3的TOF-SIMS譜。分析條件: 一次離子束Ga+,15 keV;樣品電流:0.3 pA;分析面積:300 μm2;數(shù)據(jù)采集時(shí)間10 min
此外,Alq3薄膜必須在高真空條件下沉積才能保持其完整性。為研究大氣對Alq3薄膜的影響,分別對暴露在空氣前后的樣品進(jìn)行了TOF-SMIS表征,結(jié)果如圖5所示。TOF-SMIS證明了暴露大氣后Alq3薄膜發(fā)生了分解,并且隨著暴露時(shí)間的增長,AlqO2質(zhì)量片段的強(qiáng)度增加,表明水分和氧氣會顯著改變Alq3的組成。
圖5. 負(fù)離子模式下Alq3在大氣中暴露前后在的TOF-SIMS譜。分析條件: 一次離子束Ga+,15 kev;分析面積:300 μm2
總之,三重離子束聚焦質(zhì)量分析器(Triple Ion Focusing Time-of-Flight,TRIFT)結(jié)合Au+離子源能顯著提高儀器的靈敏度和降低本底,增強(qiáng)TOF-SMIS檢測Alq3等高質(zhì)量數(shù)(大分子)材料碎片的能力。
- TOF-SIMS在光電器件研究中的應(yīng)用系列之三
一、引言
光伏發(fā)電新能源技術(shù)對于實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)具有重要意義。近年來,基于有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦的光電太陽能電池器件取得了飛速的發(fā)展,目前報(bào)道的最 高光電轉(zhuǎn)化效率已接近26%。鹵化物鈣鈦礦材料具有無限的組分調(diào)整空間,因此表現(xiàn)出優(yōu)異的可調(diào)控的光電性質(zhì)。然而,由于多組分的引入,鈣鈦礦材料生長過程中會出現(xiàn)多相競爭問題,導(dǎo)致薄膜初始組分分布不均一,這嚴(yán)重降低了器件效率和壽命。
圖1. 鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)
二、TOF-SIMS應(yīng)用成果由于目前用于高性能太陽能電池的混合鹵化物過氧化物中的陽離子和陰離子的混合物經(jīng)常發(fā)生元素和相分離,這限制了器件的壽命。對此,北京理工大學(xué)材料學(xué)院陳棋教授等人研究了二元(陽離子)系統(tǒng)鈣鈦礦薄膜(FA1-xCsxPbI3,F(xiàn)A:甲酰胺),揭示了鈣鈦礦薄膜材料初始均一性對薄膜及器件穩(wěn)定性的影響。研究發(fā)現(xiàn),薄膜在納米尺度的不均一位點(diǎn)會在外界刺激下快速發(fā)展,導(dǎo)致更為嚴(yán)重的組分分布差異化(如圖2所示),最 終形成熱力學(xué)穩(wěn)定的物相分離,并貫穿整個(gè)鈣鈦礦薄膜,造成材料退化和器件失活。該研究成果以題為“Initializing Film Homogeneity to Retard Phase Segregation for Stable Perovskite Solar Cells”發(fā)表在Science期刊。[1]
圖2. 二元 FAC 鈣鈦礦的降解機(jī)制。(A-H)鈣鈦礦薄膜的組分初始分布和在外界刺激下的演變行為。(I-N)熱力學(xué)驅(qū)動下,鈣鈦礦薄膜的物相分離現(xiàn)象的TOF-SIMS表征
TOF-SIMS作為重要的表面分析方法,具有高檢測靈敏度(ppm-ppb)、高質(zhì)量分辨率(M/DM>16000)和高空間分辨率(<50 nm)能力。在本研究中利用TOF-SIMS對發(fā)生老化后(晶體相變)的鈣鈦礦薄膜進(jìn)行表征,從2D元素分布圖中觀察到薄膜中的陽離子Cs與FA同時(shí)發(fā)生了分離(如圖2所示),并形成尺寸為幾到幾十微米的相,將二者的元素分布圖像疊加后(見圖2 K),觀察到分離后的Cs/FA偏析區(qū)域在空間上形成互補(bǔ),證明了每個(gè)區(qū)域的組成與其晶體結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)。此外,TOF-SIMS 3D影像(圖2L至2N)表明,垂直方向分布相對均勻,陽離子在不同深度上的聚集方式與表面類似。TOF-SIMS結(jié)合XRD和PL結(jié)果證明了由于陽離子的局部聚集,從而導(dǎo)致了相分離。
此外,從降解初期的FACs鈣鈦礦薄膜的TOF-SIMS圖像中明顯能觀察到無色區(qū)域(見圖3A)Cs的信號更強(qiáng),表明了區(qū)域1(與圖2A和E中標(biāo)注位置一一對應(yīng))中的Cs+陽離子有遷移到區(qū)域2和3,進(jìn)一步表明了該膜的降解是由Cs偏析和隨后的相變所引起的。
圖3. 二元陽離子FACs鈣鈦礦膜在降解初期的TOF-SIMS圖
該研究采用Schelling的偏析模型,并結(jié)合TOF-SIMS及其他實(shí)驗(yàn)觀察數(shù)據(jù)結(jié)果表明:
(1)鈣鈦礦薄膜初始均一性對薄膜的老化行為有顯著影響:薄膜在納米尺度的不均一位點(diǎn)會在外界刺激下快速發(fā)展,導(dǎo)致更為嚴(yán)重的組分分布差異化,最 終形成熱力學(xué)穩(wěn)定的物相分離,并貫穿整個(gè)鈣鈦礦薄膜,造成材料退化和器件失活。
(2)薄膜均一性的提升將顯著減緩其老化速率:通過在鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中引入弱配位的添加劑硒酚,有效調(diào)控了溶液膠體環(huán)境,提升了薄膜均一性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,均一性提升的薄膜在熱、光老化條件下,表現(xiàn)了較好的穩(wěn)定性,在實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)未出現(xiàn)顯著的物相分離。同時(shí),經(jīng)過進(jìn)一步的器件優(yōu)化,所制備的太陽能電池器件展現(xiàn)了良好的光電性能,在1 cm2器件上,獲得了23.7%的認(rèn)證效率。在不同溫度條件下,器件在LED光源持續(xù)照射下,也表現(xiàn)了良好的工作穩(wěn)定性。
三、TOF-SIMS表面分析方法飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜儀(Time of Flight-Secondary Ion Mass Spectrometer,TOF-SIMS)是由一次脈沖離子束轟擊樣品表面所產(chǎn)生的二次離子,經(jīng)飛行時(shí)間質(zhì)量分析器分析二次離子到達(dá)探測器的時(shí)間,從而得知樣品表面成份的分析技術(shù),具有以下檢測優(yōu)勢:
(1)兼具高檢測靈敏度(ppm-ppb)、高質(zhì)量分辨率(M/DM>16000)和高空間分辨率(<50nm);
(2)表面靈敏,可獲取樣品表面1-2個(gè)原子/分子層成分信息 (≤2nm);
(3)可分析H在內(nèi)的所有元素,并且可以分析同位素;
(4)能夠檢測分子離子,從而獲取有機(jī)材料的分子組成信息;
(5)適用材料范圍廣:導(dǎo)體、半導(dǎo)體及絕緣材料。
圖4. TOF-SIMS可以提供的數(shù)據(jù)類型
目前,TOF-SIMS作為一種重要的表面分析技術(shù),可以用于樣品的表面質(zhì)譜譜圖分析,深度分析,2D以及3D成像分析,所以被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體器件、納米器件、生物醫(yī)藥、量子材料以及能源電池材料等領(lǐng)域。
參考文獻(xiàn)
[1] Bai et al. Initializing film homogeneity to retard phase segregation for stable perovskite solar cells, Science (2022). https://doi.org/10.1126/science.abn3148
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