西安交大在量子限域無機滷化鉛鈣鈦礦的激子離化機理方面

2020-12-06 西安交大新聞網

近年來，新型滷化鉛鈣鈦礦量子點由於螢光量子產率高、螢光半高寬窄及螢光波長可調等優點，在太陽能電池、光電探測器、光致和電致發光二極體等光電器件領域具有廣泛的應用前景。相比於有機-無機雜化鈣鈦礦，全無機鈣鈦礦CsPbBr3量子點具有高的室溫相穩定性、光穩定性和熱穩定性，因此獲得了研究人員的廣泛關注。二維超薄層CsPbBr3納米片具有類量子阱結構，能獲得增加的激子結合能和吸收截面，是研究鈣鈦礦激子離化機理的理想材料。

西安交通大學電信學院電子陶瓷與器件教育部重點實驗室、國際電介質研究中心及陝西省先進儲能電子材料與器件工程研究中心納米複合材料課題組採用膠體化學法合成了厚度為1.8 nm，相當於3個原子單層的超薄CsPbBr3納米片，其具有顯著的量子尺寸效應，表現為強的激子吸收峰和大範圍藍移的螢光發射峰。基於變溫螢光光譜和激子吸收擬合可以獲得強量子限域的納米片，具有顯著增加的激子結合能231.6 meV。通過退火溫度可以調節納米片薄膜的激子離化過程，使用開爾文探針力顯微鏡可以從微觀尺度觀察到明暗條件下的無電勢差和大的電勢差，分別源於共振能量轉移和隧穿為主導的激子分離。

該研究成果以「Engineering the Exciton Dissociation in Quantum-Confined 2D CsPbBr3Nanosheet Films」為題發表在材料科學領域著名期刊Advanced Functional Materials（影響因子12.12）。論文第一作者為課題組青年教師楊智博士, 通訊作者是汪敏強教授，西安交大為第一作者單位與通訊作者單位。近幾年來，該課題組在半導體量子點的發光特性和光電器件應用研究方面取得了一系列成果，相關成果發表在Chem.Commun.，ACS Appl. Mater. Interfaces，Nanoscale，J. Mater. Chem. A，J. Mater. Chem. C，J. Power Sources, Sci. Rep.等期刊。

參與本項工作的還有香港大學徐世傑教授和美國康乃狄克大學孫陸益教授。

論文連結：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201705908

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