【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】二維(2D)有機(jī)無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦半導(dǎo)體量子阱材料是在三維(3D)鈣鈦礦晶格中插入長(zhǎng)鏈有機(jī)鹵化胺配體形成的。2D鈣鈦礦具有柔性結(jié)構(gòu)、大的激子結(jié)合能、易調(diào)諧帶隙，以及顯著提高的耐濕性等獨(dú)特性質(zhì)，在光電和量子器件應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛關(guān)注。以往研究普遍認(rèn)為，2D鈣鈦礦中載流子以激子形式存在，受到激子壽命和遷移率的限制，其激子遷移距離只有數(shù)百納米，比3D鈣鈦礦材料小一個(gè)量級(jí)以上?；谖墨I(xiàn)中報(bào)道的載流子輸運(yùn)特性，在依賴于載流子長(zhǎng)距離輸運(yùn)器件應(yīng)用方面，2D鈣鈦礦可能無(wú)法與3D鈣鈦礦和其他傳統(tǒng)半導(dǎo)體量子阱材料相媲美。
 

　　近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所超快時(shí)間分辨光譜與動(dòng)力學(xué)研究組研究員金盛燁團(tuán)隊(duì)在二維鈣鈦礦量子阱材料中載流子動(dòng)力學(xué)研究工作中取得進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)突破激子遷移極限的長(zhǎng)距離載流子輸運(yùn)現(xiàn)象。
 

　　該團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用建立的動(dòng)力學(xué)可視化新方法觀測(cè)到2D鈣鈦礦單晶PEA2MAn-1PbnI3n+1(n=2~4)中突破激子遷移極限的長(zhǎng)距離載流子輸運(yùn)現(xiàn)象，其遷移距離可達(dá)2~5μm。采用共聚焦定點(diǎn)激發(fā)2D鈣鈦礦單晶，通過(guò)熒光掃描動(dòng)力學(xué)成像觀測(cè)到距離激發(fā)點(diǎn)一定距離的低能態(tài)“邊界態(tài)”發(fā)光，邊界態(tài)發(fā)光動(dòng)力學(xué)具有明顯的距離依賴性。結(jié)合溫度等實(shí)驗(yàn)，提出了缺陷態(tài)輔助的長(zhǎng)距離載流子輸運(yùn)新機(jī)理，認(rèn)為這種長(zhǎng)距離載流子輸運(yùn)是通過(guò)缺陷輔助的激子解離形成長(zhǎng)壽命和不發(fā)光的電子空穴分離態(tài)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)動(dòng)力學(xué)模型擬合，獲得了不同層數(shù)(n值)2D鈣鈦礦單晶中的載流子遷移動(dòng)力學(xué)參數(shù)。這種獨(dú)特的性質(zhì)使2D鈣鈦礦在載流子傳輸性能方面可與3D鈣鈦礦和其他傳統(tǒng)半導(dǎo)體相媲美，研究結(jié)果改變了對(duì)二維材料中載流子傳輸距離短的認(rèn)知，表明其在高效能量/電荷輸運(yùn)領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。
 

　　相關(guān)成果發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)和中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)等項(xiàng)目的支持。