物理與信息科學(xué)學(xué)院許并社教授團(tuán)隊韓斌課題組在《Advanced Functional Materials》上發(fā)表載流子弛豫動力學(xué)調(diào)控研究成果

近日，我校物理與信息科學(xué)學(xué)院許并社團(tuán)隊韓斌副教授在國際高影響力期刊《Advanced Functional Materials》（影響因子18.5）發(fā)表題為“Manipulating Interlayer Carrier Relaxation Dynamics in Type-II Heterostructures of 2D Hybrid Perovskites Through Organic Spacer Engineering”的高水平論文。韓斌副教授為該論文的第一作者兼通訊作者，陜西科技大學(xué)為第一通訊單位，香港城市大學(xué)和中國有色礦業(yè)集團(tuán)為共同通訊單位。該論文的發(fā)表標(biāo)志著我校在半導(dǎo)體材料載流子動力學(xué)研究方面取得了重大突破。

半導(dǎo)體II 型異質(zhì)結(jié)是光電器件（如光伏器件和光電探測器件）中的關(guān)鍵組成部分。傳統(tǒng)理論認(rèn)為層間電荷轉(zhuǎn)移是半導(dǎo)體 II 型異質(zhì)結(jié)中主要的載流子弛豫機(jī)制。韓斌副教授帶領(lǐng)碩士生邱琪、湯言韌等人結(jié)合實(shí)驗(yàn)和理論計算證明了在由二維有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦構(gòu)成的 II 型異質(zhì)結(jié)中，載流子弛豫機(jī)制可由電荷轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰哭D(zhuǎn)移，且無需額外的電荷阻擋層。研究結(jié)果顯示，在具有相同有機(jī)間隔層的二維鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)中，如BA₂PbI₄/BA₂MA₂Pb₃I₁₀異質(zhì)結(jié)，電荷轉(zhuǎn)移占主導(dǎo)地位。然而，當(dāng)將異質(zhì)結(jié)其中一層中的有機(jī)間隔層BA替換為PEA時，即形成BA₂PbI₄/PEA₂MA₂Pb₃I₁₀時，載流子弛豫過程就從電荷轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰哭D(zhuǎn)移。盡管這兩種異質(zhì)結(jié)都是 II 型能帶排列，但密度泛函理論計算表明，用PEA取代BA會形成一種新型的 II 型能帶結(jié)構(gòu)。這種新的能帶結(jié)構(gòu)抑制了電子和空穴的分離，從而使得能量轉(zhuǎn)移比電荷轉(zhuǎn)移更占優(yōu)勢。這項研究不僅為半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)中層間載流子弛豫動力學(xué)提供了重要見解，而且對于未來基于二維有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦光電器件的設(shè)計也至關(guān)重要。

此外，課題組近年在半導(dǎo)體材料與器件領(lǐng)域取得了一系列代表性成果 (陜西科技大學(xué)第一單位)：

[1] B. Han*, Q. Qiu, Y. Tang, B. Lian, B. Liu, S. Ding, S. Ma, M. Luo, W. Wang, B. Xu, and H. –Y. Hsu，Advanced Functional Materials, 2024, 2417167.

[2] B. Han*, B. Liu, G. Wang, Q. Qiu, Z. Wang, Y. Xi, Y. Cui, S. Ma, B. Xu, H.-Y. Hsu, Advanced Functional Materials 2023, 2300570.

[3] B. Han*, H. Mu, J. Chen, X. Hao, H. Wang, P. Liu, B. Xu, S. Ma, Y. Yang, T. Wang, S. Ding, C. A. Serra, G. Du, Carbon 2023, 204, 547.

[4] G. Wang, B. Han*, C. H. Mak, J. Liu, B. Liu, P. Liu, X. Hao, H. Wang, S. Ma, B. Xu, H.-Y. Hsu, ACS Applied Materials & Interfaces 2022, 14, 55183.

[5] B. Han*, Y. Hu, B. Liu, G. Wang, Q. Qiu, Y. Tang, S. Ma, B. Xu, B Qiu, H. Y. Hsu, Journal of Physics D: Applied Physics 2024, 57 (21), 215101.

（核稿：張曉斐 編輯：趙誠）