近日，我院秦朝朝副教授團隊在國際權(quán)威期刊《Journal of Materials Chemistry A》(簡稱JMCA，IF=12.73)上發(fā)表了題為“Carrier dynamics in two-dimensional perovskites: Dion–Jacobson vs. Ruddlesden–Popper thin films”的研究論文。我院教師秦朝朝為該論文第一作者，周忠坡和中國科學院上海高等研究院特聘研究員江玉海為共同通訊作者。

近年來，二維金屬有機鹵化物鈣鈦礦是由無機層—有機層交替排列形成的多量子阱材料，其獨特的物理性質(zhì)使其在諸多光電應用中展現(xiàn)出較大潛力。然而，二維鈣鈦礦中無機層量子阱之間的有機層引入的較大能壘使受激激子被限制在鈣鈦礦量子阱平面內(nèi)，導致難以實現(xiàn)載流子的層間遷移，極大地限制了二維鈣鈦礦在光電領(lǐng)域更廣泛的應用。特別是，對于擁有較大層間距差別的Dion–Jacobson (DJ)型和Ruddlesden–Popper (RP)型二維鈣鈦礦薄膜的載流子輸運機制尚存爭論。為此，該研究團隊利用飛秒超快瞬態(tài)吸收光譜技術(shù)，對所制備的系列DJ型鈣鈦礦(PDMA)FA_n-1Pb_nI_3n+1和RP型鈣鈦礦(PEA)₂FA_n-1Pb_nI_3n+1薄膜(n=1, 2, 3)進行了光激發(fā)載流子動力學研究。飛秒瞬態(tài)吸收光譜及載流子動力學研究發(fā)現(xiàn)，在n=3的二維鈣鈦礦薄膜中，激子在激發(fā)后的2 ps內(nèi)完成了向近鄰大n值無機層量子阱的F?ster共振能量轉(zhuǎn)移。此外，與 (PEA)₂FA₂Pb₃I₁₀薄膜相比，(PDMA)FA₂Pb₃I₁₀薄膜中的激子從二維的小n值相向類三維的大n值相的轉(zhuǎn)移效率更高。

該工作首次從實驗上對比研究了DJ型鈣鈦礦(PDMA)FA_n-1Pb_nI_3n+1和RP型鈣鈦礦 (PEA)₂FA_n-1Pb_nI_3n+1薄膜中不同n值的相的分布對載流子輸運和能量傳輸?shù)挠绊懀卣沽藢ΧS金屬有機鹵化物鈣鈦礦薄膜中載流子動力學的認識，對二維鈣鈦礦薄膜在光電器件中的應用具有重要指導意義。

此項研究得到了國家自然科學基金和河南省高校青年骨干教師資助計劃等項目支持。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1039/D1TA09549H