8月10日，加州大学圣地亚戈分校徐升教授团队在《Nature》上发表了一篇题为“Perovskite superlattices with efficient carrier dynamics”的文章，该文章的第一作者是课题组已毕业的博士生——雷雨声（现在为斯坦福大学博士后）和Li Yuheng。在读博期间，他攻克了行业多年无法解决的难题，首次实现了高性能钙钛矿单晶器件的集成，为其在柔性可穿戴电子设备的普及铺平道路。并且入选2021年“35岁以下科技创新35人”他是如何做到在博士期间解决行业近十年未能解决的难题并且连发三篇《Nature》。让我们一起来了解一下这位开挂少年。

雷雨声出生于河南的一个工薪家庭中，他从小就对科学实验有着浓厚的兴趣。在本科学习期间，他就主动参与科研项目，不仅获得了各种奖项，而且成功发表了相关文章。大学时期的工作让他对科研项目有了一定的了解和更深入的思考，为他将来的科研之路奠定了基础。大学毕业后，雷雨声加入加州大学圣地亚哥分校徐升教授的课题组，成为了徐升教授最早批的学生之一。

在博士期间，主要研究的方向为单晶金属卤化物钙钛矿型半导体及其光电子器件。雷雨声从钙钛矿单晶的晶体制备、性质研究和器件集成三个方面开展了一系列原创性的工作，克服了单晶材料的电子结构单一、生长难以控制、微纳加工困难等难题，解决了行业近十年未能解决的问题，极大地推动了钙钛矿单晶器件的研究进程。

2022.8.10 Nature：具有高效载流子动力学的钙钛矿超晶格

内容简介：与它们的三维（3D）对应物相比，具有周期性无机-有机结构的低维金属卤化物钙钛矿已显示出良好的稳定性和无滞后的电气性能。然而，由于多晶体中的晶界和随机取向的量子阱结构限制了器件的效率。在单晶体中，载流子通过厚度方向的传输受到层状绝缘有机间隔物的阻碍，并且有机间隔物的强量子约束限制了自由载流子的产生和传输。在此，加州大学圣地亚戈分校徐升教授团队雷雨声、Li Yuheng报道了一种通过化学外延法制备的一种低维金属卤化物钙钛矿BA2MAn-1SnnI3n+1超晶格。无机板与基地垂直对齐，并在平行于基底的纵横交错的二维网络中相互连接从而实现了载流子在三维空间的高效传输。晶格失配的基底压缩了有机间隔物，从而削弱了量子约束。超晶格太阳能电池的性能在准稳态下得到了认证，显示出稳定的12.36%的光电转换效率。

原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04961-1

2020.7.29 Nature：大面积柔性单晶钙钛矿薄膜的制备

内容简介：有机-无机杂化钙钛矿具有电子和光电特性，使其在许多器件应用中具有吸引力。目前研究都集中在多晶材料上，但单晶杂化钙比多晶材料具有更高的稳定性和更好的载流子运输。然而，单晶杂化钙钛矿的制备以及控制其形态和组成具有挑战性。在这里，加州大学圣地亚戈分校徐升教授团队雷雨声、Chen Yimu报道了一种基于溶液的光刻辅助外延生长和转移方法，用于在任意基板上制造单晶杂化钙钛矿，并可以在600 nm-100μm范围内精确控制其厚度，面积和厚度方向的组成梯度。.转移的单晶杂化钙钛矿与直接生长在外延基板上的钙钛矿质量相当，并且根据厚度的变化具有不同的机械柔韧性。同时，铅锡梯度合金化可形成梯度电子带隙，从而增加载流子迁移率并阻碍载流子复合。基于这些单晶杂化钙钛矿的器件不仅具有高稳定性，而且具有良好的性能，例如，基于铅锡梯度结构的太阳能电池展现出高达18.77%的平均效率。

原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2526-z

2020.1.8 卤化钙钛矿的应变设计和外延稳定

内容简介：应变工程是提高半导体器件性能的强大工具，卤化物钙钛矿由于非凡的电子和光电特性，在器件应用中显示出巨大的前景。尽管研究人员经常尝试对卤化物钙钛矿应用应变，包括使用静压加压，电致伸缩，退火，范德华力、热膨胀不匹配和热诱导的基板相变等手段。但由于缺乏合适的晶格失配外延衬底，通过化学外延对卤化物钙钛矿进行可控和器件兼容的应变工程仍然是一个挑战。加州大学圣地亚戈分校徐升教授团队ChenYimu和雷雨声报道了晶格不匹配的卤化物钙钛矿衬底上卤化物钙钛矿单晶薄膜的应变外延生长。他们结合实验和计算研究了α-甲脒氢碘化铅（α-FAPbI）的应变工程。通过调节衬底成分和晶格参数，将高达2.4％的压缩应变施加到外延α-FAPbI3薄膜上。研究证明，该应变有效改变了晶体结构，减小了带隙并增加了α-FAPbI3的空穴迁移率。由于外延稳定和应变中和的协同作用，应变外延对α-FAPbI3具有实质性的稳定作用。并且本研究以应变设计为例来增强α-FAPbI3基光电探测器的性能。

原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1868-x

导师简介：

徐升，博士，加州大学圣地亚哥分校助理教授。于北京大学化学与分子工程专业获得理学学士学位，于佐治亚理工学院材料科学与工程专业取得博士学位。曾在伊利诺伊大学香槟分校材料科学与工程系担任博士后研究助理。其课题组的研究工作集中在用于健康监测和人机界面的可穿戴柔性电子设备。其研究成果已提交至国会议员和国会议员，作为NIH院外研究的见证。已获得诸多奖项，包括MIT技术评论35位35岁以下的创新者、NIH NIBIB开拓者奖、惠康信托创新奖、3M非终身教授奖、三星全球研究推广奖、诺基亚贝尔实验室奖，生物通信催化奖、Lattimer学院奖学金、SPIE DCS上升研究员、EEE传感器理事会早期职业技术成就奖以及MRS杰出青年研究者奖（自1991年成立以来，已获得该奖项的32位获奖者之一）。他是美国国家科学院的卡夫利研究员，同时也是Nano Research的青年明星编辑。

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来源：高分子科学前沿

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