作者:吕旭杰等 来源:JACS 发布时间:2021/3/3 10:35:59
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压力调控激子特性优化二维卤化物钙钛矿光电性能

 

北京高压科学研究中心吕旭杰课题组与美国西北大学教授Kanatzidis等合作,通过压力调控全无机二维钙钛矿Cs2PbI2Cl2的激子特性实现了光电性能的显著增强。这是关于二维卤化物钙钛矿中压力诱导光电导增强现象的首次报道,并且揭示了激子特性与光电性能之间的关系。相关成果日前发表于《美国化学会志》,并被选为当期封面文章。

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二维(2D)卤化物钙钛矿具有多样性,以及可调控的光电特性和较好的稳定性,有望在高效太阳能电池和发光二极管等领域获得广泛应用。近些年,2D钙钛矿新材料的开发已经取得了重大进展,但仍存在一些关键问题亟待解决,包括如何进一步提高其光电性能,以及结构调控如何影响其光电性能。解决这些问题需要对其结构与物性的内在关系有更深入的了解。

上述团队选择的全无机2D钙钛矿Cs2PbI2Cl2,和有机—无机杂化2D钙钛矿相比具有更小的层间距离,从而赋予了该材料独特的激子特性。研究人员利用高压原位表征技术,结合理论计算对其晶体结构、激子特性和光电性能的演变规律进行了系统的研究。他们发现,Cs2PbI2Cl2的激子结合能从常压条件下的133 毫电子伏(meV)降至2 吉帕(GPa)下的78 meV,达到可与典型三维卤化物钙钛矿相比拟的数值。激子结合能的降低促使激子分离成自由载流子,从而使其光电导在2 GPa的压力下获得了三个数量级的提升。

吕旭杰表示,利用压力调控二维卤化物钙钛矿的激子特性,可使其获得比拟三维钙钛矿的优异光电性质,同时不会失去其独特的优势,这使得二维材料在太阳能电池和光电探测器中更具应用前景。(中国科学报 闫洁)

相关论文信息:https://doi.org/10.1021/jacs.0c11730

 
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