【优博微展2018】吕沙沙：增强电荷传输性能的复合界面及异质结的构建

吕沙沙：2018年清华大学优秀博士学位论文二等奖获得者

增强电荷传输性能的复合界面及异质结的构建

Construction of Composite Interfaces and Heterostructures for Enhanced Charge Transfer Properties 

作　　者：吕沙沙         

指导教师：李正操

培养院系：材料学院             

学       科：材料物理与化学

读博感言：读博阶段不仅是一段宝贵的学习经历，更塑造了我坚毅卓绝的品质

研究背景/选题意义/研究价值

基于复合界面的空间电荷层对介观尺度下的锂离子传导及微观能带结构的影响机制，通过构建异质结和复合界面调控复合材料的电荷传输及电学与电化学性能；进而改善薄膜与固态电池和场电子发射等器件的性能。

主要研究内容

1. 利用中子深度分析和同位素标记等原位定量解析技术，观察到锂金属电池充放电过程中的原位分布；

2. 制备出锆酸镧锂-离子液体复合电解质和镍锰酸锂/氮化磷酸锂正极薄膜异质结；

3. 利用模板约束腐蚀实现硅纳米线的可控制备，并制备硅基纳米及其异质结构有效改善复合材料场电子发射性能。

图1：Operando中子深度分析测量Li金属沉积溶解过程

图2：不同循环历史对Li总量的演变影响

主要创新点

1. 将原位中子深度分析与同位素方法结合，定量地解析了锂金属电池沉积/溶解过程的锂空间分布；

2. 制备得到石榴石-离子液体复合固态电解质材料；利用固态核磁共振检测界面离子传导，验证双电层机制的有效性；

3. 制备硅基纳米及其异质结构，得到金属－半导体结的欧姆接触和p-n 结可有效改善场电子发射性能。

代表性学术发表

1. S. S. Lv, et al. Operando monitoring the lithium spatial distribution of lithium metal anodes. Nature Communications, 9：2152 (2018) .

2. S. S. Lv, et al. Enhanced Field Emission Performance of Hierarchical ZnO/Si Nanotrees with Spatially Branched Heteroassemblies. ACS Applied Materials & Interfaces 7, 13564−13568, (2015).

3. S. S. Lv, et al. Optimizing Field Emission Properties of the Hybrid Structures of Graphene Stretched on Patterned and Size-controllable SiNWs. Scientific Reports, 5:15035, (2015).

4. S. S. Lv, et al. Tunable field emission properties of well-aligned silicon nanowires with controlled aspect ratio and Proximity. RSC Advances, 4, 31729, (2014).

5. S. S. Lv, et al. Well-aligned NiSi/Si heterostructured nanowire arrays as field emitters”. Journal of Vacuum Science & Technology B, 33, 02B101, (2015).

6. S. S. Lv, et al. The influence of preparation conditions on structural evolution and electrochemical properties of sputtered LiNi0.5Mn1.5O4 thin film electrodes. Applied Surface Science, 15, 631-636,(2017).

作者：吕沙沙

供图：吕沙沙

编辑：清华大学研究生院  吴佳瑛  李文

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