魏浩铭博士和曹丙强教授受邀就ABO₃型薄膜及超晶格研究进展撰写综述论文

ABO₃型钙钛矿具有独特的物理性质，多年来一直是凝聚态物理和材料物理领域的研究热点。我院曹丙强教授团队长期从事钙钛矿材料方面研究，在氧化物钙钛矿铁电薄膜、卤化物钙钛矿半导体和低维钙钛矿超晶格生长、物性及相关器件研究方面取得系列研究进展，先后在Appl. Phys. Lett.，Nano Lett.，J. Mater. Chem. C等物理和材料类经典期刊上发表论文20余篇。近期受邀撰写的综述论文：“From energy harvesting to topologically insulating behavior: ABO₃–type epitaxial thin films and superlattices”(J. Mater. Chem. C，DOI: 10.1039/d0tc02811h.)，重点介绍了ABO₃型钙钛矿材料在能源利用和拓扑物理领域的最新进展和发展趋势。

图1 钙钛矿材料晶体结构和在多领域的应用

传统的太阳能电池基于半导体PN结的光生伏特效应，由于该效应固有特性所决定，传统电池的开路电压小于其吸光层的禁带宽度，且其光电转换效率受到Shockley-Queisser极限的限制，面临理论上无法逾越的障碍。基于钙钛矿材料的铁电性能，可构筑新型的体光伏太阳能电池。由于体光伏效应的电压产生于晶体极化，因此其开路电压可远超材料带隙，而其光电转换效率也不受Shockley-Queisser极限的限制，是能源领域新的研究热点，近期我们还发现通过极化手段可进一步增强体光伏器件的光电性能，相关结果发表在Phys. Lett. A (2020, 384, 126831)。同时，基于钙钛矿材料新型超级电容器也表现出高的储能特性，课题组已将近期研究成果发表在Chem. Eng. J (2020, 397, 125524)等杂志上。

图2 传统的光生伏特效应和体光伏效应物理机理图

二维电子气、高温超导、拓扑绝缘体是凝聚态物理研究的前沿课题，低维钙钛矿材料以其独特的电子和能带结构，成为研究低维量子现象极好的平台。近两年物理学院在省一流学科资助下建成了先进的科研平台。经过近几年的努力，该团队在钙钛矿超晶格设计和材料生长方面取得重要进展，发现了超晶格中的异常磁交换偏置现象和受维度调控的电输运性能，在Appl. Phys. Lett.，J. Phys. D: Appl. Phys.等期刊发表多篇研究论文（具体内容见综述和其中提到的相关文献）。

魏浩铭博士为该论文第一作者，曹丙强教授为第一通讯作者，伟德国际victor1946为第一单位，德国莱比锡大学Lorenz教授等人提供了协助。该系列工作得到国家自然科学基金（51872161；1190419）、山东省自然科学基金（ZR2017ZB0316；ZR2018BA029）和济宁市科技局的联合资助。