新加坡南洋理工大学博士导师(Annalisa Bruno教授)

01、招生要求

根据NTU School of Physical and Mathematical Sciences (SPMS)及Graduate College最新公布的招生政策,申请Assoc Prof Annalisa Bruno课题组博士项目需满足以下条件:

1. 学历背景

-申请人须持有物理学、材料科学、化学工程或密切相关领域的学士学位(Honours学位优先)。若所在大学实行荣誉学位制度,至少需获得Second Upper Class Honours或同等学历。

-拥有相关领域硕士学位者亦可申请,但非强制性要求。

2. 标准化考试

- GRE:总分319分(Verbal与Quantitative Reasoning)及以上,Analytical Writing 3.5分及以上。成绩有效期为5年。印度申请人可用GATE成绩(90百分位以上)替代GRE。

- 英语能力:非英语母语申请人须提交TOEFL iBT或IELTS成绩,有效期2年。

3. 申请流程与时间节点

-申请前须与潜在导师取得联系,确认其是否有招生计划。

- 每年两轮申请:10月至次年1月(8月入学),6月至7月(1月入学)。多数学生通过第一轮申请入学。

-博士项目最短学制2年,最长5年。

4. 奖学金申请

- Nanyang President's Graduate Scholarship (NPGS):全额资助,每月津贴约S$3,000,含会议津贴(每年最高S$4,000)、一次性IT津贴(S$1,500)等。

- 申请窗口:每年10月/11月至12月。

- 资格:优先考虑新加坡公民及永久居民,但无国籍限制;须具备First Class Honours或同等学历。

5. 其他材料

-个人简历、学术成绩单、推荐信、研究计划书等。强烈建议提前联系导师讨论研究方向。

02、研究方向

Assoc Prof Annalisa Bruno现任职于NTU物理与数学科学学院(SPMS)及材料科学与工程学院(MSE),同时担任伦敦玛丽女王大学客座教授。其学术轨迹涵盖意大利那不勒斯费德里科二世大学(学士、硕士、博士)、帝国理工学院博士后、意大利国家新技术能源与可持续经济发展局(ENEA)高级科学家,以及NTU能源研究所(ERI@N)首席科学家。

当前研究聚焦于新型杂化半导体材料的基础光电特性及其在光电器件中的应用,具体包括:

推荐

1. 室内能量收集与柔性自适应器件

开发适用于低照度室内环境(如LED照明)的钙钛矿光伏器件,探索柔性基底与可适配形态设计,推动物联网(IoT)传感器网络的自供电应用。

2. 准二维宽带隙钙钛矿的稳定性与规模化

针对叠层太阳能电池顶电池需求,研究quasi-2D wide bandgap perovskite的相稳定性、卤素离子迁移抑制及大面积制备工艺,解决光致相分离与热稳定性难题。

3. 可持续规模化钙钛矿生长

发展环境友好的溶液加工工艺,包括绿色溶剂体系、卷对卷(roll-to-roll)兼容的涂布技术,以及降低铅含量的组分工程,实现从实验室到产业化的技术转移。

4. 下一代光伏技术(REC@NUS企业研发实验室)

参与新加坡国立大学-企业联合实验室项目,聚焦钙钛矿/硅叠层电池、全钙钛矿叠层器件的界面工程与长期可靠性评估。

03、有想法

基于Assoc Prof Bruno的研究脉络与当前领域前沿,以下提出三个具有可行性的创新研究方向:

1. 基于准二维钙钛矿的室内光伏-储能集成微系统

针对智能建筑与可穿戴设备需求,设计一种将quasi-2D perovskite indoor photovoltaic与柔性固态微电池(如锌离子电池)单片集成的能量收集-存储器件。核心创新点在于开发双功能界面层,既作为光伏电池的电子传输层,又作为电池电极的离子传导层,实现光照与放电状态下的电荷高效管理。该方向可充分利用Bruno课题组在柔性器件与室内光伏方面的积累,同时结合NTU在能源存储领域的跨学科资源。

2. 机器学习辅助的宽带隙钙钛矿组分-工艺-稳定性关联模型

针对quasi-2D wide bandgap perovskite中复杂的组分-工艺-性能关系,构建结合高通量实验与机器学习(如贝叶斯优化、图神经网络)的预测模型。具体而言,系统研究不同有机 spacer cations(如PEA、BA、GA)与无机层厚度的组合对带隙、载流子寿命及光稳定性的影响,建立可指导实验设计的定量构效关系。该方向契合Bruno对"稳定且可规模化"材料的追求,同时引入数据驱动研究范式。

3. 用于空间应用的抗辐射准二维钙钛矿器件

探索quasi-2D perovskite在临近空间(平流层)或低轨卫星环境下的应用潜力。准二维结构中的有机间隔层可有效屏蔽高能粒子辐射,减少晶格损伤。研究可聚焦于:①模拟空间辐射环境(质子、电子辐照)下的器件退化机制;②开发具有自修复功能的聚合物封装体系;③优化器件在宽温域(-100°C至80°C)下的光电响应。该方向与Bruno在ERI@N的能源研究背景及新加坡航天产业需求高度契合。

从Assoc Prof Bruno的学术背景观察,其研究呈现出明显的"应用导向的基础研究"特征:既关注载流子动力学、缺陷态物理等基础科学问题,又强调工艺放大与器件工程。这种双重属性对博士生培养提出特殊要求——候选人需同时具备固体物理理论功底与实验工程能力。

值得注意的是,Bruno课题组所在的ERI@N(Energy Research Institute @ NTU)是新加坡少数实现"从材料合成到器件集成"全链条研究的平台,这意味着入选者将有机会接触中试线级别的设备(如大面积涂布机、封装系统),而非仅限于旋涂工艺。对于志在产业界发展的研究者,这种经历具有显著差异化价值。

此外,准二维钙钛矿(quasi-2D perovskites)作为3D与2D结构的中间态,其"量子阱"厚度调控为带隙工程提供了连续可调的空间,但有机间隔层的绝缘本质导致电荷输运效率受限。Bruno团队若能在界面量子阱分布调控(interfacial quantum well regulation)方面取得突破,或将推动该材料体系从"稳定性优势"向"效率-稳定性兼顾"转变,这对叠层电池顶电池应用尤为关键。

最后,"室内能量收集"这一方向虽 niche,却精准对应物联网设备的 powering 需求。与户外光伏追求高转换效率不同,室内光伏更强调在低光强(<1 mW/cm²)、宽光谱(LED/荧光灯/自然光混合)条件下的功率输出稳定性,以及柔性/可印刷形态。Bruno此前在flexible large-area planar perovskite solar cells方面的工作基础,为此方向的深化提供了合理起点。

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