二维金属卤化物钙钛矿在相变过程中光学与结构特性的耦合:解锁动态光电器件的潜力

【字体: 时间:2025年05月13日 来源:Matter 17.3

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  金属卤化物钙钛矿在室温附近的动态过程给器件集成带来挑战。研究人员针对此开展二维 Ruddlesden-Popper(RP)钙钛矿研究,发现其相变时带隙变化与卤化物、有机阳离子有关,揭示结构变化对光电性能影响,有望用于动态可切换光电器件。

  低维混合钙钛矿(Hybrid Perovskites)展现出动态、可逆的相变,这使它们有别于大多数其他半导体材料。本研究展示了结构变化如何影响这些材料的光学性质,这有可能催生利用这些相变的可切换器件。
金属卤化物钙钛矿是一类在众多光电子应用领域极具前景的材料。然而,由于它们在室温附近会经历多种动态过程,将其集成到器件中颇具挑战。例如,这些材料的结构相变会影响它们的光学性质。在这项研究中,研究人员探究了这些结构相变如何与光学行为相互关联,结果表明,二维(2D)Ruddlesden-Popper(RP)钙钛矿的带隙在相界处可能会突然增大或减小,这取决于卤化物和有机阳离子的种类。研究人员还观察到,无机层中细微的八面体畸变会导致带隙随温度发生连续变化。总体而言,研究结果揭示了相变过程中的结构变化是如何影响二维钙钛矿的光电子性质的。

Ruddlesden-Popper(RP)金属卤化物混合钙钛矿已成为一类在光电子学和热能存储领域备受瞩目的二维材料。这类材料由有机阳离子层和无机八面体层交替排列组成。有机阳离子在室温附近常发生从有序到无序的相变,这会使无机层发生细微变化,进而影响其光电子性质。为了阐明结构变化如何影响光电子性质,研究人员对一系列含有不同长度烷基铵阳离子的二维溴化铅和碘化铅钙钛矿进行了研究。研究发现,在相变温度下,八面体的畸变程度会根据阳离子和卤化物的种类而增加或减小,并且八面体的运动要么随温度连续发生,要么在相变过程中突然发生。这项研究直接将结构动力学与二维钙钛矿光学性质的可逆变化联系起来,实现了混合材料在动态可切换光电子学中的应用潜力。

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