行業(yè)挑戰(zhàn)

材料分析效率低：傳統(tǒng)表征手段（如XRD、SEM）無法實時監(jiān)測薄膜動態(tài)結晶過程，研發(fā)周期長。

工藝優(yōu)化難度大：鈣鈦礦薄膜的器件性能高度依賴微觀結構，但多工藝參數(shù)（如沉積方式、退火條件）難以快速關聯(lián)結構演變與性能。

篩選成本高昂：依賴同步輻射光源的高端設備，導致測試成本高、門檻高，阻礙大規(guī)模產業(yè)化進程。

技術革新

原位GIWAXS技術

實時動態(tài)監(jiān)測：通過掠入射廣角X射線散射技術，原位捕捉鈣鈦礦薄膜結晶路徑（如立方相→四方相轉變），揭示成膜機制。

多維結構解析：結合衍射矢量分量（qz、qx、qy），同步獲取面內（In-Plane）與面外（Out-of-Plane）結構信息，精準分析晶粒取向與缺陷分布。

高通量數(shù)據(jù)關聯(lián)：將微觀結構與器件性能（如IV特性）直接關聯(lián)，加速工藝優(yōu)化。

方案核心

高性價比GIWAXS系統(tǒng)

核心設備：微焦點光源、二維面陣探測器，支持60s短曝光快速表征。

工藝兼容性：適配多種沉積工藝（旋涂、刮涂、狹縫涂布等）及后處理條件（退火、冷卻），覆蓋全流程原位表征。

快速篩選流程：通過自動化數(shù)據(jù)分析軟件，實現(xiàn)樣品結構分級與性能預測，篩選效率提升80%。

技術優(yōu)勢

高分辨率：亞納米級結構敏感度，可識別鈣鈦礦相變（如MAPb3立方相與四方相）。

快速響應：單次表征曝光僅需60秒，支持高通量實驗。

低成本替代：基于實驗室級設備，避免依賴同步輻射裝置，測試成本大幅降低。

工藝普適性：兼容旋涂、熱板加熱、原位IV測試等多種工藝場景。

效益價值

研發(fā)周期縮短：通過實時結構-性能關聯(lián)，工藝優(yōu)化周期從數(shù)月壓縮至數(shù)周。

成本顯著降低：實驗室級設備進行樣品篩選，節(jié)約同步輻射機時成本。

產業(yè)化加速：快速篩選高性能鈣鈦礦材料（如MACI后處理MAPb1），推動穩(wěn)定器件的大規(guī)模生產。

技術壁壘突破：為同質外延生長機制（如案例Chen, 2017）提供關鍵數(shù)據(jù)支撐，搶占專利先機。

應用場景

鈣鈦礦薄膜工藝優(yōu)化

實時監(jiān)測旋涂、刮涂等沉積工藝下的結晶動力學（如Fan, 2019案例）

解析退火、冷卻過程中的相變路徑，指導工藝參數(shù)調優(yōu)

材料快速篩選

高通量篩選添加劑（如MACI）對結構穩(wěn)定性的影響（Schlipf, 2017案例）

評估不同鈣鈦礦組分（如MAPb1、MAPb2）的成膜質量

器件失效分析

結合原位IV測試，定位微觀缺陷（如晶界、孔隙）導致的效率衰減