纳米人编辑部对2019年国内外重要科研团队的代表性重要成果进行了梳理，今天，我们要介绍的是南京理工大学曾海波课题组。

曾海波教授课题组聚焦光电材料与器件领域的前沿科学和关键技术，开展前瞻引领性的应用基础研究，以及产学研结合的工程化研发。主要研究方向为发光材料与显示技术，柔性电子材料及器件，光电能源材料及器件，微纳加工技术及器件。

下面，我们简要介绍曾海波教授课题组2019年在发光材料与器件领域的部分研究成果，供大家交流学习（仅限于通讯作者文章，以online时间为准）。

1、ACS Energy Lett.综述：红绿钙钛矿LED都爆红了，那蓝光呢？

最近，钙钛矿的红色和绿色发光二极管（LED）已经实现了超过20％的外部量子效率（EQE），而钙钛矿蓝光LED的量子产率（PL QY）却低得多且稳定性差。蓝色钙钛矿纳米晶体（NCs）是用于高效器件的有前景的活性材料，然而，其表现出低缺陷耐受性以及严重的离子迁移行为。目前的诸多研究仍然不能令人满意。

南京理工大学的曾海波和李晓明等人总结了针对蓝色钙钛矿NCs的各种方法，以及低稳定性和差的光学性质的内在起源。然后，讨论了改善其性能和稳定性的策略，以及严重限制蓝色钙钛矿NCs稳定性和性能的关键挑战。最后提供了关于蓝色钙钛矿NC的合成和应用的进一步发展的观点。

Wu, Y., Li, X. & Zeng, H. Highly Luminescent andStable Halide Perovskite Nanocrystals. ACS Energy Letters

Doi:10.1021/acsenergylett.8b02100.

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.8b02100

2、AM: 通过界面设计，调控锑烯的外延原子结构

锑烯(Antimonene)是一种具有基本带隙和理想稳定性的新型半导体，最近已经通过实验实现。然而，晶圆级单晶锑烯的外延生长仍然是一项艰巨的挑战。南京理工大学曾海波、Shengli Zhang和Harald Fuchs等人选择Cu（111）和Cu（110）作为基底，通过分子束外延（MBE）制造高质量的单晶锑烯。

表面合金在Sb沉积和后退火后在两个基底上自发形成，这两个基底显示出具有不同晶格常数的三重和双重对称性。增加覆盖率产生了两种原子类型的锑烯的外延生长，两者都呈现六方晶格但具有显着的晶格常数差异。研究结果还揭示了应变诱导的可调带隙致，在不同基底上外延生长锑烯的电子性质可以通过基底诱导的应变和应力来调节。

Niu, T., Zhou, W., Zhou, D., Hu, X., Zhang, S.,Zhang, K., Zhou, M., Fuchs, H., Zeng, H., Modulating Epitaxial Atomic Structureof Antimonene through Interface Design. Adv. Mater. 2019, 1902606.

DOI:10.1002/adma.201902606

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201902606

3、AM：CsPbBr₃量子点2.0：苯磺酸等效配体完全纯化

钙钛矿量子点（Pe-QD）的稳定性和光电子器件性能受到现有配体策略的严格限制，因为这些配体表现出高度动态的结合状态，制约了QD的纯化和存储。近日，南京理工大学李晓明、曾海波研究团队开发了“Br-等效”配体策略，其中所提出的强离子磺酸盐，例如苯磺酸，可以牢固地结合暴露的Pb离子以形成稳定的结合状态，并且还可以有效地消除由溴化物空位引起的激子捕获的概率。

从这两个方面来看，磺酸盐在完美的钙钛矿晶格中起到与天然Br离子相似的作用。使用这种方法，可以容易地实现高光致发光量子产率（PL QY）> 90％，而不需要胺相关配体。此外，制备的PL QYs在8个纯化循环，超过5个月的储存和高通量光照射后得到良好维持。

Yang, D. Li,X. Zeng, H. et al . CsPbBr₃ Quantum Dots 2.0: Benzenesulfonic AcidEquivalent Ligand Awakens Complete Purification. AM 2019.

DOI: 10.1002/adma.201900767

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201900767

4、AM: 二维第五主族二元材料的研究现状和未来前景

二维磷烯、二维砷烯、二维锑烯、二维铋烯作为一类二维单质材料，以其独特的结构和优异的电子性能引起了科学界的广泛关注，而将单质晶体调整为双元素晶体能够保持其独特结构的优势，调节其性能，并进一步扩展其多功能应用。

近日，南京理工大学的曾海波和深圳大学的张晗合作综述了二维第五主族二元材料研究现状和未来前景，介绍了它们的各种有趣的电子性质，包括能带结构、载流子迁移率、拉什巴效应和拓扑状态，重点说明了它们在制备方法和潜在应用方面的进展，最后详细介绍了二维第五主族二元材料未来发展的机遇和挑战。

Shiying Guo, Yupeng Zhang, YanqiGe, Shengli Zhang, Haibo Zeng, Han Zhang. 2D V-V Binary Materials: Status andChallenges. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201902352

https://doi.org/10.1002/adma.201902352

5、Nanoscale Horizons：兼具稳定高效的无铅蓝色FA3Bi2Br9钙钛矿量子点

卤化钙钛矿具有优异的性能，有望成为照明和显示器的下一代发光材料。然而，铅含量的毒性严重限制了其实际应用。尽管已报道无铅锡基和铋基钙钛矿（Cs₃Bi₂Br₉，MA₃Bi₂Br₉），但它们都遭受着低光致发光量子产率（PLQY）的困扰。近日，南京理工大学曾海波团队报道了无铅的FA₃Bi₂Br₉钙钛矿量子点（QDs）的合成及其光学特性。研究人员通过配体辅助的简便溶液法制备了FA₃Bi₂Br₉QD，并在437 nm处显示亮蓝色发射，其PLQY高达52％。

这优异光学性能源自观察到的高激子结合能（274.6 meV），直接带隙性质和低缺陷密度（以保证激子的产生和有效的辐射重组）。此外，FA₃Bi₂Br₉量子点显示出良好的空气稳定性和乙醇稳定性。通过将FA₃Bi₂Br₉ QDs / PS复合材料与紫外光芯片结合，成功制造了无铅钙钛矿蓝色发光二极管（LED）。该研究结果突出了无铅钙钛矿在发光器件中的应用潜力。

Zeng,H. et al.Lead-Free, Stable, High-efficiency (52%) Blue luminescent FA3Bi2Br9PerovskiteQuantum Dots. Nanoscale Horizons 2019.

DOI:10.1039/C9NH00685K

https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/nh/c9nh00685k

6、Chem. Soc. Rev.: 二维铋在能源领域的应用

石墨烯的成功剥离，为二维材料的高性能应用打开了广阔的前景。其中，二维铋（Bi）材料由于其独特的性能，可用于节能、能源存储和转换器件的制造。最大体隙（甚至大于锡和锑的体隙）也使得使2D Bi成为构建室温拓扑绝缘体的最有希望的材料。此外，二维Bi电催化剂在高性能钠离子电池领域，起到增强循环寿命，提高电化学活性的重要作用。同样，二维Bi的空气稳定性优于硅烯，锗烯，磷烯和砷烯，这可以使其在更多的实际应用成为可能。 

南京理工大学的曾海波，Shengli Zhang和南洋理工大学Martin Pumera团队旨在彻底探索2D Bi的基本原理及其制备方法的优化，以进一步弥合能源应用中理论预测与实验结果之间的差距。本文首先介绍了2D Bi在2D材料中的地位，然后介绍其固有特性以及各种制备方法。可以预见，2D Bi对高性能器件的巨大影响，将为能源科学添加新的支柱。此外，在最近对其他2D材料的莫尔超晶格的开创性研究的背景下，铋制备技术的优化及其独特的性能甚至可能使2D Bi在未来与能源有关的旋子学中发挥重要作用。

Advances of 2D bismuth in energy sciences，Chem. Soc.Rev., 2019

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/cs/c9cs00551j#!divAbstract

7、AM：基于低带隙无机钙钛矿的仿生检测器用于选择性NIR-I光子检测和成像

利用光电探测器(PD)对近红外I(NIR-I)光子(700-900 nm)（即生物体中的“光学窗口”）进行荧光成像，为追踪活体内的生物过程提供了重要途径。由于激发光子和荧光光子都在此窄的范围内，为了实现有效的传感，对荧光信号的有效区分提出了严格的要求，而这是具有宽带响应的普通PD(如硅基PD)所不能满足的。

在本项工作中，南京理工大学曾海波、徐晓宝等设计了精细的光学微腔，以开发出一系列对NIR-I光子具有选择性响应的仿生PD，具有半高全宽（FWHM）<50 nm的窄带响应的优点，并突出了覆盖NIR-I范围的可调谐性。其中，选用无机卤化物钙钛矿CsPb_0.5Sn_0.5I₃作为综合带隙和膜工程的光活性层。这些仿生PDs的信噪比为约为10⁶，带宽为543kHz，并具有0.33nW的超低检测限。同时，峰值响应率(R)和探测率(D*)分别达到270mA W⁻¹和5.4×10¹⁴Jones。通过PDs的概念验证证实了NIR-I成像在现实生活中具有广阔的应用前景。

Fei Cao, Jingde Chen, Dejian Yu, et al. BionicDetectors Based on Low‐Bandgap InorganicPerovskite for Selective NIR‐I Photon Detection andImaging. Adv. Mater., 2019.

https://doi.org/10.1002/adma.201905362

课题组简介：

曾海波，国家杰出青年基金获得者，国家“万人计划”领军人才，ESI全球高被引科学家（材料科学）。现为南京理工大学材料学院院长，博士生导师。担任新型显示材料与器件工信部重点实验室、南京理工大学先进光电材料与器件研究所所长。2006年在中科院固体物理研究所获得博士学位，随后在德国卡尔斯鲁厄大学应用物理研究所、日本国家材料科学研究所、南京航空航天大学高新技术研究院开展研究工作。主要研究方向为低维半导体材料与光电器件。主持了国家973课题、国家杰出青年基金等项目，获批授权专利20项，目前，已在国际著名期刊 Nature Commun., Angew. Chem.， Adv.Mater.Nano Letters等发表SCI论文300篇，总引用 20000 余次。

个人主页：http://smse.njust.edu.cn/b5/4a/c10228a177482/page.htm