中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授羅毅團隊葉樹集小組研究發(fā)現(xiàn)，二維雜化鹵素鈣鈦礦的有機陽離子構(gòu)象無序度越大，其寬帶熒光發(fā)射越強，面內(nèi)載流子遷移率越小，而面外載流子遷移率則由有機陽離子構(gòu)象與無機骨架層間距共同決定。相關(guān)成果日前發(fā)表在《自然—通訊》上。

當前，在太陽能電池、發(fā)光二極管、場效應(yīng)晶體管和光電探測器等領(lǐng)域，有機—無機雜化鹵素鈣鈦礦材料展示了廣泛的應(yīng)用前景，其載流子遷移率是鈣鈦礦材料性能以及制備以鈣鈦礦為基的高效率器件的重要參數(shù)。國內(nèi)外不少課題組通過設(shè)計合成新的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)來調(diào)控載流子遷移率，取得了許多重要進展。然而，鈣鈦礦中有機陽離子構(gòu)象如何調(diào)控鈣鈦礦性能?如何從分子水平上來理解結(jié)構(gòu)調(diào)控性能?人們對這一科學(xué)問題所知甚少。

葉樹集小組通過制備具有不同烷基鏈長的二維雜化鹵素鈣鈦礦，利用對稱性敏感的和頻振動光譜技術(shù)，結(jié)合光泵浦—太赫茲探測、電化學(xué)測試、熒光光譜以及X射線衍射等技術(shù)，進一步明晰了有機陽離子構(gòu)象、載流子遷移率、寬帶熒光發(fā)射以及無機骨架層間距之間的關(guān)聯(lián)性規(guī)律。

這一成果展現(xiàn)了和頻光譜在研究光轉(zhuǎn)換材料結(jié)構(gòu)對稱性破缺方面的特異性，揭示了有機陽離子構(gòu)象與鈣鈦礦載流子遷移率和寬帶發(fā)射等性能之間的構(gòu)效關(guān)系。