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科学研究

研究成果

实验室在量子限域无机卤化铅钙钛矿的激子离化机理方面取得重要进展

日期: 2018-04-02 11:35 点击:

近年来,新型卤化铅钙钛矿量子点由于荧光量子产率高、荧光半高宽窄及荧光波长可调等优点,在太阳能电池、光电探测器、光致和电致发光二极管等光电器件领域具有广泛的应用前景。相比于有机-无机杂化钙钛矿,全无机钙钛矿CsPbBr3量子点具有高的室温相稳定性、光稳定性和热稳定性,因此获得了研究人员的广泛关注。二维超薄层CsPbBr3纳米片具有类量子阱结构,能获得增加的激子结合能和吸收截面,是研究钙钛矿激子离化机理的理想材料。

西安交通大学电信学院电子陶瓷与器件教育部重点实验室、国际电介质研究中心及陕西省先进储能电子材料与器件工程研究中心纳米复合材料课题组采用胶体化学法合成了厚度为1.8 nm,相当于3个原子单层的超薄CsPbBr3纳米片,其具有显著的量子尺寸效应,表现为强的激子吸收峰和大范围蓝移的荧光发射峰。基于变温荧光光谱和激子吸收拟合可以获得强量子限域的纳米片,具有显著增加的激子结合能231.6 meV。通过退火温度可以调节纳米片薄膜的激子离化过程,使用开尔文探针力显微镜可以从微观尺度观察到明暗条件下的无电势差和大的电势差,分别源于共振能量转移和隧穿为主导的激子分离。

该研究成果以“Engineering the Exciton Dissociation in Quantum-Confined 2D CsPbBr3Nanosheet Films”为题发表在材料科学领域著名期刊Advanced Functional Materials(影响因子12.12)。论文第一作者为课题组青年教师杨智博士, 通讯作者是汪敏强教授,西安交大为第一作者单位与通讯作者单位。近几年来,该课题组在半导体量子点的发光特性和光电器件应用研究方面取得了一系列成果,相关成果发表在Chem.Commun.,ACS Appl. Mater. Interfaces,Nanoscale,J. Mater. Chem. A,J. Mater. Chem. C,J. Power Sources, Sci. Rep.等期刊。

参与本项工作的还有香港大学徐世杰教授和美国康涅狄格大学孙陆益教授。该研究获得国家自然科学基金面上项目、青年项目、纳米制造重大研究计划、“111”引智计划和博士后项目的支持。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201705908