大連化物所鈣鈦礦納米線中載流子定向輸運研究獲進展

　　近日，中國科學院大連化學物理研究所超快時間分辨光譜與動力學創(chuàng)新特區(qū)研究組研究員金盛燁科研團隊在金屬有機鈣鈦礦納米線中載流子定向遷移研究中取得新進展，成功實現了在單個納米線中光生載流子長距離輸運過程的定向調控，相關研究成果發(fā)表在《美國化學會志》（J. Am. Chem. Soc.，DOI: 10.1021/jacs.6b10512）上。

　　金屬有機鈣鈦礦MAPbX3（MA=CH3NH3+；X=Cl-，Br-，I-）材料在光伏和光電器件等領域展現出的優(yōu)越性能引起了相關科研人員的廣泛關注。在以鈣鈦礦材料為基礎的器件中，長距離載流子遷移對于制備高性能器件是必不可少的。目前，已報道的在鈣鈦礦多晶和單晶中載流子擴散距離可達到微米尺度。除利用鈣鈦礦材料本征的載流子濃度驅動的擴散遷移性質以外，人們還試圖通過納米尺度化學調控的方式進一步提升載流子輸運性能。為實現這一個目標，該研究團隊發(fā)展了一種“固-固”鹵素離子交換的方法，合成了含有鹵素梯度的MAPbBrxI3-x單晶納米線；其中，納米線的一端富含溴元素（高能帶），另一端富含碘元素（低能帶），通過兩端的能級梯度成功實現了載流子的定向遷移。通過時間分辨熒光成像和動力學測量發(fā)現載流子可以定向地從溴濃度高的區(qū)域（高能帶）遷移到幾微米距離外的高碘濃度區(qū)域（低能帶）。與本征的載流子遷移過程相比，該能級梯度驅動的載流子輸運過程具有明確的單一方向性，使這種納米線在長距離光能捕獲與運輸、提高光生載流子利用效率等方面和納米光電子學領域有著非常廣闊的應用前景。

　　上述工作得到科技部國家重點研發(fā)專項和國家自然科學基金面上項目的支持。

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