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Impact of PHI XPS instruments on scientific discoveries

PHI CHINA一直致力于表面分析技术发展及提供一流的XPS仪器产品,与我们的用户携手共创未来。即便是在疫情面前,去年的成绩也非常振奋人心。   回顾2021年,PHI XPS包括PHI VersaProbe、PHI Quantera 和 PHI Quantes 等仪器,在支持科学突破方面产生了积极的影响,PHI XPS仪器为4500多篇学术出版物提供了关键科学数据。在高影响力期刊(Nature和Science)上共发表论文60余篇,其中超过30%是研究新型能源相关材料,如电池、燃料电池和太阳能电池;而其20%是关于纳米材料的研究。   PHI XPS 仪器主要用于研究大量具有高科技特性和重大研究价值的新材料,如灭活 SARS-CoV-2 病毒的表面处理1,析氧反应电催化剂2,3, CO2还原催化剂4,单原子催化剂5,6、石墨烯基电化学材料7、离子选择性生物通道8、钙钛矿太阳能电池9,10、新型二维材料—MXenes11和类石墨烯二维材料12、钙钛矿氧化物磁制冷材料13,有机多层半导体14,下一代锂电池正极材料15、16、17,钠离子电池18,锂离子电池19和固态电池20。   XPS正在成为科学家在研发新型电池材料时所使用的主要表面分析技术之一。例如在麻省理工学院领导的一项合作工作(结果发表在 Nature Energy期刊上,并在不到一年的时间内被引用了 16 次),证明了一种新型的磺酰胺基电解质可以在实际的锂金属电池中实现高镍正极的稳定超高压循环。为了表征正极-电解质界面,对100次循环后的正极表面进行了XPS测量。 作者将在新型电解质中循环的正极C 1s和F 1s谱图与参考谱图进行了比较,发现存在更多的LiF无机成分和更少的有机成分,这表明新型电解质的反应性和腐蚀性较低。   图 1. 在新型磺酰胺基电解质(f 和 h)和参考(e 和 g)电解质中循环 100 次的正极材料的 XPS 分析。 PVDF=聚偏二氟乙烯。   我们非常自豪能够参与到我们客户激动人心的发现之中。欢迎在下面的链接中阅读更多论文信息: https://doi.org/10.1021/acsami.1c15505 https://doi.org/10.1038/s41560-021-00925-3 https://doi.org/10.1002/adfm.202106229 https://doi.org/10.1038/s41467-021-25573-9 https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abd9210 https://doi.org/10.1038/s41557-021-00734-x https://doi.org/10.1038/s41598-021-01154-0 https://doi.org/10.1021/acsnano.1c07210 https://doi.org/10.1038/s41467-021-26754-2 https://doi.org/10.1038/s41565-021-01010-2 https://doi.org/10.1021/acsnano.0c08357 https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abk2041 https://doi.org/10.1038/s41598-021-99755-2 https://doi.org/10.1002/smtd.202001264 https://doi.org/10.1021/acsami.1c15271 https://doi.org/10.1038/s41467-021-26815-6 https://doi.org/10.1038/s41560-021-00792-y https://doi.org/10.1002/adfm.202109694 https://doi.org/10.1038/s41467-021-26073-6 10.33774/chemrxiv-2021-4dnn0 https://doi.org/10.1038/s41467-021-23155-3
10 Jan 2022

ULVAC-PHI Surface Analysis Application and Academic seminar User Meeting (Guangdong)

2021年11月5日,PHI CHINA举办的“2021表面分析应用与学术研讨会暨广东分会”在广东深圳圆满落幕。本次会议围绕表面分析技术在各界的应用为主题,邀请了多位专家、教授进行交流报告。 本次会议不仅是线下交流,我们还进行了线上的报告直播,吸引了线上线下很多高校及企业的参与,建立了一个良好的学术交流氛围。   大合照 随着材料、能源、微电子、信息产业及环境领域等高新技术的迅猛发展,表面科学目前已经成为国际上最为活跃的学科之一,对于表面分析技术的需求也日益增多。XPS\TOF-SIMS\AES都已成为有效的表面分析技术,并且广泛应用于基础科研、先进材料研制、高精尖技术等领域,促进了材料学的研究与发展。本次会议不仅有从大的宏观方面解读了目前表面分析界的一些现状、问题及挑战,同时也有对表面分析仪器的的应用及案例方面的介绍分享,通过理论结合实际,现场面对面的进行交流、探讨。   陈建 教授 中山大学   丁孙安 教授 南方科技大学   赵伟 教授 深圳大学   张娟 工程师 南方科技大学   王牡 高级工程师 东莞新科技术研究开发有限公司   叶上远 总经理 PHI CHINA   PHI CHINA将会秉持初心,一如既往助力表面分析界发展。未来我们还会继续举办更多线上线下讲座,敬请期待!   您可以通过 技术资料 > 技术视频 回看在線報告。
12 Nov 2021

User Meeting Invitation - ULVAC-PHI Surface Analysis Application and Academic seminar User Meeting (Guangdong)

致各位老师、专家和单位人员: 首为积极推动表面分析应用技术的发展,促进表面分析技术与其它学科的融合,更好地结合表面分析技术解决问题,同时加强同行之间交流与合作,展示相关的新成就、新进展,PHI CHINA 拟于 2021 年 11 月 5 日在广东深圳举办“2021 表面分析应用与学术研讨会暨广东分会”。此次会议邀请了多位在表面分析应用领域具有较深的造诣的专家、教授们进行交流报告,旨在建立表面分析的交流平台,形成研讨的学术氛围,让思想碰撞出火花,并共同提升理论与技术水平,促进表面分析科学研究队伍的壮大。 本次会议将邀请国内表面分析领域知名专家学者分享学术报告,展示相关的新成就、新进展,探讨技术理论,共同提升理论与技术水平。PHI CHINA 热忱欢迎广大专家学者和科研人员积极参与会议,分享、交流、学习、创新。   现就本次会议的相关安排通知如下:   一、会议时间与地点 时间:2021 年 11 月 5 日 09:00-18:00 地点: 深圳坂田希尔顿欢朋酒店(一号会议室) 广东省深圳市龙岗区坂田街道坂雪岗大道 4001 号 交通: 距离深圳北站 9 公里 / 距离深圳宝安机场 35 公里   二、参会信息 1. 参会报名 参会请扫下方二维码完成报名   2.  参会费用和食宿安排 本次会议不收取会务费,参会人员的食宿费和交通费用需自理。会务组以优惠价格为本次会议联系了一定数量的房间,参会人员如有订房需求,请联系会务组工作人员: 张伟 (电话:18500084171 , 邮箱:william.zhang@coretechint.com)*请大家尽量在 2021 年 11 月 2 日前完成订房。    三、会议主题 • XPS、AES、TOF-SIMS 等表面分析测试技术 • XPS、AES、TOF-SIMS 数据分析及数据处理 • 表面分析技术及其在新材料中的应用 • 新能源、新材料表征技术 • 先进结构技术、前沿交叉科学中的表面分析技术应用 • 表面分析科学在双一流建设中的作用等   四、会议日程及安排 时间 事项 报告人 9:00am – 9:10am 会议开幕致辞 叶上远 总经理 PHI CHINA 9:10am – 9:50am 无损深度分析技术(HAXPES)在表界面研究中的应用 鞠焕鑫 博士 PHI CHINA 9:50am – 10:30am 广东表面分析技术概况 陈建 教授 中山大学 10:30am – 10:50am 茶歇+合照   10:50am – 11:30am 目前表面分析遇到的一些问题和挑战 丁孙安 教授 南方科技大学 11:30am – 12:10pm AES 高空间分辨能力及应用 丁志琴 工程师 PHI CHINA 12:10pm – 14:00pm 午餐时间   14:00pm – 14:40pm 木质素单体电催化选择性加氢催化 赵伟 教授 深圳大学 14:40pm – 15:20pm XPS 测试技术的操作及案例分享 张娟 工程师 南方科技大学 15:20pm – 15:40pm 茶歇   15:40pm – 16:20pm 荷电中和技术及差分荷电问题探讨 鞠焕鑫 博士 PHI CHINA 16:20pm – 17:00pm TOF-SIMS 在电子行业的应用 王牡 高级工程师 东莞新科技术研究开发有限公司 17:00pm – 17:40pm Introduction of the latest PHI VersaProbe 4 叶上远 总经理 PHI CHINA 17:40pm – 20:00pm 晚宴     五、防疫需求 为配合当地及酒店防疫需求,参会人员需出示 14 天内未到过中高风险区的行程记录。望参会人员配合,谢谢!   六、会务组联系方式 张 伟 (电话:18500084171,邮箱:william.zhang@coretechint.com) 吴 婷 (电话:18061250085,邮箱:noreen.wu@coretechint.com)   高德英特(北京)科技有限公司 ULVAC-PHI Incorporated
26 Oct 2021

PHI XPS-Comprehensive comprehensive electronic structure analysis platform

时间:9月18日15:00-17:00 主题:不忘初心,创无止境I  PHI XPS-全面高性能电子结构综合分析平台 主讲人:Wensly 嘉宾:保秦烨 平台:腾讯会议+B站直播 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………   ULVAC-PHI,INC.在表面分析领域有着50余年的发展历史,专注于高灵敏、高能量分辨和高空间分辨技术研发,开发了一系列具有独特技术优势的表面分析设备,包括X射线光电子能谱(XPS)、反光电子能谱(IPES)、俄歇电子能谱(AES)、飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)以及串联质谱(Tandem MS/MSMS)等,这些分析设备可以提供元素组分、化学态、电子结构和分子结构等关键信息,为表面特性研究及材料/器件性能提升起到了重要的作用。   其中在X射线光电子能谱仪领域,PHI研发了独具特色的扫描聚焦型XPS,X射线束斑优于10 um,实现了对样品的元素组分及化学态微区分析功能,同时束斑可调的特点也兼顾了对常规样品的测试,成为科学研究、质量控制和失效分析等领域的利器。PHI一直秉持为用户提供最先进的表面分析技术的初心,在技术创新的道路上从未停歇,努力为用户提供从小束斑微区分析到大束斑高通量分析的完美XPS仪器。   由PHI CHINA举办的新的一期表面分析技术专题讲堂,将于9月18日15:00-17:00开展。高德英特中国区执行总监叶上远Wensly将带来“不忘初心,创无止境I  PHI XPS-全面高性能电子结构综合分析平台”的主题报告,跟大家分享PHI XPS的最新进展。   同时,我们还邀请了华东师范大学的保秦烨教授作为嘉宾,将为大家带来“光电子能谱在有机光伏、钙钛矿光伏研究中的应用”的报告,主要介绍UPS/XPS/IPES能谱技术,以及我们基于能谱技术在软物质光电材料(有机半导体,杂化钙钛矿)表/界面物性方面的研究进展。     参会方式: 时间:9月18日 腾讯会议:515 857 566 https://meeting.tencent.com/s/XCmHDdn8YiUr B站直播: https://live.bilibili.com/21820621    
11 Sep 2020

Surface Analysis Application Topic: A Sharp Tool for Quality Control and Failure Analysis

随着材料、能源、微电子、芯片半导体、信息产业及环境领域等高新技术的迅猛发展,表面科学目前已经成为国际上最为活跃的学科之一,对于表面分析技术的需求也日益增多。X射线光电子能谱(XPS)是一种有效的表面分析技术,已经广泛应用于基础科研、先进材料研制和高精尖技术等领域,极大地促进了材料学的研究与发展。PHI X射线光电子能谱仪采用扫描聚焦型X射线,最小X射线束斑可以小于10 um,同时还可以集成俄歇电子能谱(AES),进一步将空间分辨能力提升到100 nm。通过XPS和AES的结合,PHI XPS在材料表面化学成分分析、表面元素定性和半定量分析、元素深度分布分析及微区分析等方面都具有优越的表现。   近日,深圳市八六三新材料技术有限责任公司购入了PHI 配备AES功能的X射线光电子能谱仪,并邀请PHI开展“质量控制与失效分析利器 - PHI 5000 VersaProbe XPS/AES 表面分析仪应用详解”网络会议,着重给大家介绍PHI XPS及AES在高科技产业中的质量控制和失效分析方面的应用。本次网络讲座将通过腾讯会议开展,同时在哔哩哔哩网站进行直播,在此欢迎大家积极参与,多多交流互动!   参与方式 1、时间: 9月4日(星期五)14:30-16:00   2、参与方式: 腾讯会议 会议ID:186 341 371 https://meeting.tencent.com/s/7Pwp1jX8JdUc   ​B站直播间 扫描二维码关注直播间   点击链接:https://live.bilibili.com/21820621   深圳市八六三新材料技术有限责任公司简介  深圳市八六三新材料技术有限责任公司是2001年由国家科技部批准成立的国家级材料研发和分析检测机构,拥有XPS、SEM、XRD、XRF、EDX、SIMS、GC-MS、ICP、HPLC等数百台精密检测设备,设备原值4000多万元。具有中国合格评定国家认可委员会CNAS认可、计量认证CMA和国军标认证资质及武器装备科研生产许可证认证。设有博士后创新基地、广东省博士工作站、深圳市技师工作站,培养了一批经验丰富的高端人才;依托深圳市新材料行业协会及发起延伸成立的深圳市电池、真空技术、石墨烯、3D打印、建材、印刷电路板、光电材料等系列协会,与富士康、华为、中兴、比亚迪等超大规模企业建立业务合作。   PHI公司介绍 PHI公司(Physical Electronics)自1969年成立,曾一度成為在美国PE(Perkin Elmer)公司的专业表面分析仪器部门,于2003年被日本真空ULVAC-PHI收购。ULVAC-PHI作为全球最专业的表面分析仪器制造商,拥有50余年的表面分析设备研发和生产历史,专注于研发生产表面分析仪器,其产品包括光电子能谱仪(XPS),俄歇电子能谱仪(AES),飞行时间二次离子质谱仪(ToF-SIMS)和动态二次离子质谱仪(D-SIMS)。PHI CHINA致力于为用户提供先进技术和优质服务,与大家携手推动表面分析技术的应用和发展。     您可以通过 技术资料 > 技术视频 回看在線講座。
31 Aug 2020

Conference notice: Application research of surface analysis & non-destructive 3D imaging technology in the field of biomedicine

表面分析技术包括了飞行时间二次离子质谱、X射线光电子能谱等技术,在生物医药的研发和生产过程中,对于药物、细胞等表面以及一定深度的成份信息的表征具有非常重要的意义,也是生物医药领域必不可少的分析手段。无损三维成像技术主要包括X射线三维显微镜,可对样品内部结构与组分在三维空间进行的定量表征。 为了促进表面分析技术与三维成像技术和生物医药领域的碰撞,产生出新的科学火花,PHI CHINA将联合仪器信息网、束蕴仪器和布鲁克,在8月28日13:30-17:30开展“表面分析&无损三维成像技术在生物医药领域的应用研究”会议。 本次会议特设300个免费参会席位,有问必答。欢迎积极参与!   主办单位:仪器信息网&束蕴仪器 协办单位:高德英特(北京)科技有限公司&ULVAC-PHI&布鲁克     会议日程: 08月28日  “表面分析技术&无损三维成像技术在生物医药领域的应用研究” 13:30-14:10 表面分析技术在生物医药领域的应用之概述  叶上远 高德英特中国区执行总监 14:20-15:00 表面分析技术在生物医药领域的应用研究(一)张薰匀 应用科学家(ULVAC-PHI) 15:10-15:50 表面化学对细胞-基底相互作用的影响和研究  薛景中台湾中央研究院 研究员 16:00-16:40表面分析技术在生物医药领域的应用研究(二)张薰匀 16:50-17:30 三维X射线显微镜在医药领域的应用研究 王金波 布鲁克X射线荧光事业部         本次会议由仪器信息网&束蕴仪器主办,请参照指南进行报名 一、报名贴士(敷衍填写将不予审核)       1、请认真填写各项,您的手机号为您的参会凭证。      2、报名后,参与直播可获取会后资料、加交流群。   二、参会方式(手机电脑均可参会)       1、直播前一天,助教会统一审核。审核通过后,会发送参会链接给报名手机号。      2、如无法正常参会,请“备注会议题目”加【微信wljt-02】,帮您解决。   三、会议资料(交流群,会后视频)       1、报名并参与直播可与专家问答交流。会议群会在直播当天展示,会议ppt无法提供。      2、关注“PHI与高德公众号”,获取会后回放视频。       报名链接: https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/BM828/             您可以通过 技术资料 > 技术视频 回看在線講座。
24 Aug 2020

Research and Application of Quasi-in-situ/In-situ Analysis of X-ray Photoelectron Spectroscopy

应兰州大学化学化工学院吴剑峰老师邀请,PHI CHINA开展的“X射线光电子能谱之准原位/原位分析的研究应用专题”讲座在8月13日顺利结束了。X射线光电子能谱是利用X射线激发样品,探测样品表面出射光电子,来获得样品表面组成和化学态信息的分析技术。鞠焕鑫博士从XPS最核心的激发源X射线、研究对象和探测信息三个方面,系统地讲解了XPS最新的发展和应用:   近常压XPS的发展及其在固-气界面和固-液界面的原位研究; 小束斑的X-ray为不均匀样品和微区样品XPS分析提供了可能; XPS和外场环境(高温高压、电压和光照等)的结合,实现原位工况条件下测试; 原位全面电子结构信息的探测,深入探索半导体样品特性。   您可以通过 技术资料 > 技术视频 回看在線講座。
13 Aug 2020

Tips Sharing for XPS Series (2) Precise Navigation for Micro-area Analysis - SXI

在PHI CHINA“XPS秘笈分享连载一:微区分析之精确导航-SXI”网络讲座第一课中,我们一同学习了在XPS分析时,如何运用SXI功能,以达到XPS分析的精确导航和精准分析,并在讨论中,我们明晰了在实验分析时,至关重要的一点是:需要选择合适的入射X射线源的束斑大小去对应所需要分析的样品的大小。8月5日(周三)PHI CHINA继续以“SXI”为主题,延展第一课的内容,与大家分享了更多关于XPS分析实验的SXI功能。 在XPS实验或者其他分析技术中,知道分析信号真正来自哪一区域是最基本,也是最重要的。因此在做实验的时候,分析工具是如何定义所谓的“分析区域”呢? 例如,在SEM/EDS仪器上,是透过观察源自一次分析电子束源的SEM图像去定义分析位置的,因为观察源和分析源是完全同源同光路的,因此,这“分析区域”的定义是完全准确的。而对于XPS而言,最常用的方法是:当样品在分析室中,透过CCD相机拍摄样品去定义“分析区域”。但是,实际情况却是CCD并不是分析束源,那么这对分析结果会存在一个怎样的问题?(见下图)           光学影像中往往见不到如右图SXI中的样品真实形貌   此次,我们以各种真实样品为例(如粉末等),实际操作并演示如何进行XPS分析,以实例的方式让大家更直观和深刻的明晰:在整个分析过程中,甚至在数据处理时,“定义分析区域和讯号来源区域”这一最基本的概念。我们最终的目的是为了获得最准确且最正确的XPS分析结果。      Mr. Wensly Yip 叶上远 – 高德英特 中国区 执行总监PHI (China) Limited Executive Director PHI (China) Limited 高德英特(北京)科技有限公司                 上远先生在線講座中的旁白   On 4th July 2020, we have brought the web class of the technical skill sharing of Accurate Navigation on XPS analysis by the function of SXI. With that, we have learnt and known that how important it is to have the capabilities to vary the primary analysis spot size so that fitting to the require analyzes / analyzed feature.     This time, we hope to bring you another online course that extends this concept. In real life, for XPS experiments and even many other analysis techniques, it is very important to know where to analyze and where the signal really comes from. Therefore, the most important point is simplicity: How analysis tools define/define the so-called "analysis area".     For example, on SEM/EDS instruments, the analysis position is defined based on the SEM image from the main electron beam. So, it is always completely accurate. For XPS, the common and most commonly used method is using a CCD camera to photograph the sample while the sample is in the analysis room. However, the reality is that the CCD is not the main beam.     In this extended course, we will take the real example of / as an example to demonstrate how to conduct a real experiment of XPS analysis. When considering the very basic concept of "defining the analysis area", after all, it returns to the theme of "precise navigation and precise analysis". Ultimately, this will help us obtain the most accurate and correct XPS analysis results.   您可以通过 技术资料 > 应用专区 查阅本次主题的PPT。   您可以通过 技术资料 > 技术视频 回看在線講座。
05 Aug 2020

Tips Sharing for XPS Series (1) Precise Navigation for Micro-area Analysis - SXI

X射线光电子能谱(XPS)作为重要的表面分析方法,可以对样品表面的元素组分和化学态进行定性和定量分析,已经广泛应用于科学研究和工业生产中。前期的网络专题讲堂为大家讲解了XPS的基本原理、仪器结构、实验技术和数据处理这些内容,受到大家广泛关注和支持。工欲善其事,必先利其器,接下来我们将陆续推出系列网络课程,通过每期30分钟的课程跟大家分享先进XPS技术的独门秘笈。   如何在微观尺度理解构效关系是提高材料/器件性能的关键,也是当前研究的重点。在科学研究和失效分析中,发现微观尺度下材料的表面并非均匀存在的,而是作用区域呈现局域化特点,所以微区分析对于真正理解构效关系尤为重要。常规XPS分析通常是采用数百微米的X射线束斑获取样品表面平均信息,难以分析局域化特征。如何对局域特征结构进行精确定位,是微区分析的先决条件。 在本期网络课堂中,重点讲解了XPS微区分析之精确导航利器-SXI(X射线激发的二次电子影像,X-ray induced secondary electron images):SXI与采谱同源、同光路、同探测器,可保证对分析点零误差精准定位;可观察到光学系统很难探测的表面污染以及形貌特征等;通过SXI成像可以对感兴趣区域进行定义点分析、多个分析点、线分析和面分析。     此次直播在讲解知识的同时与大家进行了积极互动,并且收到了广泛的好评。也请继续关注PHI CHINA,将为您带来更多XPS分析秘笈。   您可以通过 技术资料 > 技术视频 看直播视频。
04 Jul 2020

PHI CHINA Nanjing Laboratory Cooperation Achievements (2)

近年来随着科学技术的飞速发展,先进的表面分析技术已经成为材料、能源、催化、微电子以及半导体产业等领域中开展表面特性研究所必需的实验技术。X射线光电子能谱仪(XPS)作为表面分析领域重要的大型科学仪器,可以提供表面组分和化学态信息,广泛应用于科学研究和高科技产业等领域,对解决复杂问题具有重要的作用。作为一种新型可溶液加工的离子型半导体材料,金属卤化物钙钛矿因其带隙可调、缺陷容忍度较高、以及制备简单等优势成为近年来光电研究领域的热点材料。然而,与锂离子导体锂镧钛氧化合物(Li3xLa2/3-xTiO3)具有相似空间结构的金属卤化物钙钛矿材料,其框架内的锂离子传导特性以及相关应用却少有研究。   近日,中国科学技术大学化学与材料学院的姚宏斌教授课题组与张国桢副教授和PHI CHINA南京实验室的鞠焕鑫博士合作,在金属卤化物钙钛矿导锂层的构建并用于稳定锂金属电池的研究中取得重要进展。姚宏斌课题组充分利用氯基金属卤化物钙钛矿宽带隙、成膜性好、制备简单等优势,开发出基于金属卤化物钙钛矿的梯度导锂层,实现了金属锂负极与电解液的隔离,大幅度提升了锂金属电池的循环稳定性。该成果以“Metal chloride perovskite thin film based interfacial layer for shielding lithium metal from liquid electrolyte”为题发表在Nature旗下综合性期刊《自然•通讯》上(DOI: 10.1038/s41467-020-15643-9)。   图 1 金属氯化物钙钛矿框架的锂离子传导特性机理探究。a,锂离子在金属卤化物钙钛矿晶格中的迁移并均匀沉积在基底的示意图。b,锂离子在金属卤化物钙钛矿MASnCl3晶格中的迁移能垒计算。c,旋涂有金属卤化物钙钛矿薄膜电极的循环伏安曲线。   研究人员发现,利用旋涂法制备的氯基钙钛矿 (MASnCl3和MAPbCl3)具有容纳和传输锂离子的特性(图1 a)。DFT和CI-NEB理论计算表明,锂离子在金属卤素钙钛矿MASnCl3的晶格中沿着[001]方向的的迁移能垒为0.45 eV,这与已知的锂离子导体如Li4GeS4 (0.53 eV)和γ-Li3PS4 (0.49 eV)相当(图1 b)。根据模拟结果,伴随着甲胺离子[CH3NH3]-的取向扭转,锂离子在钙钛矿晶格中的穿梭行为沿着[SnCl6]4-八面体和甲胺离子[CH3NH3]-之间的空穴进行。通过循环伏安曲线(图1 c)和深度XPS分析,研究人员发现,锂离子可以插入金属卤化物钙钛矿晶格中,并能够可逆地进行合金化/去合金化反应,在底部生成约300 nm厚的Li-Sn合金层,构成独特的钙钛矿-合金层梯度渐变结构。该Li-Sn合金层具有较高的锂离子迁移系数(~10-4 cm2 s-1),同时,生成的副产物LiCl具有优良的电子绝缘性能,可以保护上层的钙钛矿结构不受到破坏。这种独特的钙钛矿-合金层梯度渐变结构有利于锂离子在电极上的沉积/脱出。   图 2 金属卤素钙钛矿锂金属保护层的制备与特性。a,固相转印过程及成分的梯度变化。b,金属卤素钙钛矿保护层实现锂金属的致密沉积。c,贫锂和有限电解液的测试条件下的Li||LCO全电池的容量曲线。   进一步地,研究人员发展了方便的固相转印方法,将旋涂法制备的高质量氯基钙钛矿 (MASnCl3和MAPbCl3)薄膜原位地转移到在锂箔表面,形成具有梯度结构的导锂层 (图2 a)。该金属卤化物钙钛矿导锂层可以改善电解液与锂金属的界面问题,实现致密的锂金属沉积和脱出,避免了锂枝晶生长和锂金属电极的粉化(图2 b)。最终的锂金属全电池电化学循环测试表明,在金属卤化物钙钛矿导锂层的保护下,即使在在贫锂(50μm)和有限电解液(20 μl mAh-1)以及2.8 mAh cm-2面容量的严格条件下循环100圈后仍保持很高的容量,而没有保护层的锂电池在循环50圈后容量已降低到40%(图2 c)。   在对“钙钛矿-合金-锂金属”梯度界面结构的XPS表征过程中,由于深度刻蚀会导致ABX3钙钛矿B位离子的部分还原,这就导致基于Ar离子溅射的深度XPS表征无法真实客观地反映不同深度下B位元素的价态变化(图3 a、b)。对此,采用机械剥离的方法,逐层地暴露界面层在不同深度下的化学成分。研究人员在手套箱惰性气氛的保护下,利用Kapton胶带进行机械剥离(图4 a)。同时通过惰性气氛转移腔将制备好的样品从手套箱中转移到PHI CHINA南京实验室的XPS实验装置中,整个样品传递过程环境敏感样品始终处于惰性气氛保护下,保证了实验结果的可靠性(图4 b)。   图 3 Ar离子溅射导致的ABX3钙钛矿B位离子部分还原   图 4 a,基于机械剥离法逐层地暴露不同深度下钙钛矿-合金界面层。 4 a,采用惰性气氛转移腔(transfer vessel)将制备好的样品从手套箱中转移到XPS实验装置   研究人员发现,利用固态转印法制成的“钙钛矿-合金”界面层在初始状态下,表面的B位元素呈现与原始钙钛矿薄膜一致的氧化态(Sn2+和Pb2+)。在第一次机械剥离后,表面的钙钛矿层被部分移除,暴露出钙钛矿底部的合金层(Sn0+和Pb0+,来源于Li-Sn合金和Li-Pb合金)。随着剥离次数的增加,钙钛矿比例逐渐减少,合金层比例逐渐增加。研究人员利用基于机械剥离的深度XPS分析证明了锂金属表面钙钛矿界面层的“钙钛矿-合金-锂金属”梯度渐变结构(图5 b、c)。同时,在底部形成的LiCl绝缘层也得到了XPS分析的证实(图6)。LiCl绝缘层可以有效阻止来自电极的电子对钙钛矿的破坏,仅允许锂离子通过,这进一步提升了钙钛矿界面层在循环过程中的稳定性。   图 5 基于机械剥离法对钙钛矿-合金界面层进行深度XPS分析   图 6 钙钛矿界面层底部Li 1s的结合能   该工作是金属卤化物钙钛矿材料在锂金属负极界面导锂层应用的首次尝试,并且给出了金属卤化物钙钛矿材料高锂离子传导性能的有力证据,这为新型固态电解质设计和高性能锂金属电池构筑提供了新的思路。 论文的共同第一作者是化学与材料学院的博士生殷逸臣、硕士生王茜和少年班学院的本科生杨竞天。中国科学技术大学化学与材料科学学院姚宏斌教授、张国桢副教授、PHI CHINA南京实验室的鞠焕鑫博士为该论文的共同通讯作者。该项研究得到了国家自然科学基金委、科技部、合肥微尺度物质科学国家研究中心和中国科学技术大学微纳加工中心的支持。   文章链接:https://www.nature.com/articles/s41467-020-15643-9   姚宏斌教授课题组介绍 姚宏斌,男,中国科学技术大学应用化学系教授、博士生导师。2006年本科毕业于中国科学技术大学化学系;2011年在合肥微尺度国家实验室获得无机化学博士学位,导师为俞书宏教授;2012-2015年在美国斯坦福大学开展博士后研究工作,合作导师崔屹教授;2015年8月-至今在中国科学技术大学应用化学系从事新型功能金属卤化物在能源存储与光电转换应用中的研究。建立了功能型金属卤化物晶体多样性结构设计体系,提出了通过结构基元的有效组合调控金属卤化物晶体物化性质的方法。发展了红绿蓝三纯色的金属卤化物高质量纳米晶的合成方法,并应用于构筑高效电致发光二极管。设计了高度线性的金属卤化物发光材料,实现荧光的完全偏振。基于金属卤化物的框架结构,实现了新型固态电解质的构筑,成功应用于金属锂负极的界面保护。近年来,在Chem. Soc. Rev., Angew. Chem., JACS, Nature Commun. Nano Lett., Adv. Mater., ACS Nano 等高影响力学术期刊发表论文120余篇,其中有 26篇论文被 ESI 评为高被引论文,论文总计被SCI引用11000余次,H因子56。原创性成果多次被Nature, NPG Asia Materials, Materials Views China, Chemistry views等在内的众多专业媒体予以亮点报道和专题述评。   课题组主页:http://staff.ustc.edu.cn/~yhb/   PHI CHINA南京实验室介绍 PHI CHINA南京实验室于2018年12月份成立,致力于为PHI CHINA团队及用户提供技术支持,同时通过合作方式推进先进表面分析技术在科学研究和高科技产业等领域中的应用。目前,PHI CHINA实验室的XPS系统集成了多项表面分析技术(XPS-UPS-IPES-GCIB):独具特色的扫描聚焦型XPS可以提供高表面灵敏(       在疫情期间,PHI CHINA南京实验室举办丰富的表面分析技术网络讲堂,包含了XPS、AES和TOF-SIMS相关的分析技术原理、样品准备和数据分析。如果想要科学研究中更好利用这些表面分析技术解决科学问题,欢迎前往公众号内观看网络课程回放视频。   文章链接:https://www.nature.com/articles/s41467-020-15643-9
23 Apr 2020
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