單分子電子學:鈣钛礦材料電荷輸運中的量子幹涉效應研究取得新進展

发布日期:2019-12-02     浏览次数:次   

我院洪文晶教授課題組与英國Lancaster大學Colin Lambert教授、南开大學李跃龙副教授团队密切合作,在鈣钛礦量子點量子幹涉效應研究方面取得重要進展。相關研究成果以Room-Temperature Quantum Interference in Perovskite Quantum Dot Junctions.爲題發表于Nature Communications DOI: 10.1038/s41467-019-13389-7)。

鈣钛礦材料由于其高量子産率、載流子遷移率和獨特的光致發光特性而在光電材料領域存在諸多潛在的重要應用。電荷輸運是影響鈣钛礦材料和器件性能的關鍵步驟,研究鈣钛礦材料在納米尺度下電荷輸運的獨特尺寸效應對鈣钛礦光電器件的設計和開發具有重要的指導意義。然而,如何在埃尺度乃至單個晶胞層面上表征和研究鈣钛礦材料的電荷輸運仍存在巨大的技術挑戰。

针对这一问题,洪文晶教授課題組基于机械可控裂结技术自主研发了具有皮米级位移调控灵敏度和飞安级电学测量精度的精密科学仪器,对南开大學李跃龙副教授团队合成的钙钛矿量子点进行了深入表征,首次获取钙钛矿量子点单个晶胞单元距离仅为5埃的不同连接位点间的电学信号差异,通过数据挖掘捕捉到电极上金原子在钙钛矿量子点晶胞表面上滑移的动态过程,并意外地在滑移过程中同时观察到将近一个量级的电导增加现象。通过与英國兰卡斯特大學Colin Lambert教授合作,他們利用DFT理論計算揭示了該電導增加現象源于電荷輸運通過鈣钛礦晶胞中發生的量子幹涉效應,這也是首次在鈣钛礦材料中觀測到電荷輸運中的量子幹涉效應。這一研究工作成功將量子幹涉的研究體系拓展至在光電領域具有重要應用的鈣钛礦材料領域,爲未來制備基于量子幹涉效應的新型鈣钛礦器件提供了一種全新的思路。

  這一跨學科國際合作研究工作是在我院洪文晶教授、英國Lancaster 大學物理系Colin J. Lambert教授以及南开大學电子信息与光电工程学院李跃龙副教授的共同指導下完成的。我院化工系碩士研究生鄭海甯、Lancaster University大學Songjun Hou博士、南开大學硕士研究生辛晨光为论文第一作者。我院博士後林祿春,博士研究生譚志冰、鄭珏婷,碩士研究生蔣楓、張珑漪,本科生何文翔、李慶民等參與了論文的研究工作。我院劉俊揚特任副研究員、師佳副教授和薩本棟微納米研究院楊揚副教授也參與了部分指導工作。該工作得到國家重點研發計劃課題(2017YFA0204902)、國家自然科學基金(216731952150317921490573)、厦门大學人工智能分析引擎雙一流重大專項等項目的資助,也得到了固體表面物理化學國家重點實驗室、能源材料化學協同創新中心的支持。

論文鏈接: https://www.nature.com/articles/s41467-019-13389-7

 

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