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近日,中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所超快時(shí)間分辨光譜與動(dòng)力學(xué)創(chuàng)新特區(qū)研究組研究員金盛燁科研團(tuán)隊(duì)在金屬有機(jī)鈣鈦礦納米線(xiàn)中載流子定向遷移研究中取得新進(jìn)展,成功實(shí)現(xiàn)了在單個(gè)納米線(xiàn)中光生載流子長(zhǎng)距離輸運(yùn)過(guò)程的定向調(diào)控,相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》(J.Am.Chem.Soc.,DOI:10.1021/jacs.6b10512)上?！　　　?/span>

金屬有機(jī)鈣鈦礦MAPbX3(MA=CH3NH3+;X=Cl-,Br-,I-)材料在光伏和光電器件等領(lǐng)域展現(xiàn)出的優(yōu)越性能引起了相關(guān)科研人員的廣泛關(guān)注。在以鈣鈦礦材料為基礎(chǔ)的器件中,長(zhǎng)距離載流子遷移對(duì)于制備高性能器件是必不可少的。目前,已報(bào)道的在鈣鈦礦多晶和單晶中載流子擴(kuò)散距離可達(dá)到微米尺度。除利用鈣鈦礦材料本征的載流子濃度驅(qū)動(dòng)的擴(kuò)散遷移性質(zhì)以外,人們還試圖通過(guò)納米尺度化學(xué)調(diào)控的方式進(jìn)一步提升載流子輸運(yùn)性能。為實(shí)現(xiàn)這一個(gè)目標(biāo),該研究團(tuán)隊(duì)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(xiàn);其中,納米線(xiàn)的一端富含溴元素(高能帶),另一端富含碘元素(低能帶),通過(guò)兩端的能級(jí)梯度成功實(shí)現(xiàn)了載流子的定向遷移。通過(guò)時(shí)間分辨熒光成像和動(dòng)力學(xué)測(cè)量發(fā)現(xiàn)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(guò)程相比,該能級(jí)梯度驅(qū)動(dòng)的載流子輸運(yùn)過(guò)程具有明確的單一方向性,使這種納米線(xiàn)在長(zhǎng)距離光能捕獲與運(yùn)輸、提高光生載流子利用效率等方面和納米光電子學(xué)領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景。