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鈣鈦礦材料基礎光物理研究材料基礎科學、材料前沿熱點、能源材料。

關鍵詞： 鈣鈦礦材料，光電轉換，載流子傳輸，表面缺陷。

應用領域

光電材料與器件基礎物理研究

成果簡介

本團隊長期從事材料超快光譜基礎物理研究，建立了完備的研究手段。近期在國家自然科學基金國家重大科研儀器項目《飛秒-納米時空分辨光學實驗系統》中負責紫外-可見飛秒-納米平台模塊的建設，成功實現多波長、多材料體系的高時空分辨功能，將材料物理學的研究拓展到時空領域，在國內處於領先地位，在國際上也屬於前沿技術。團隊隨後基於此模塊開展了飛秒-納米時空高分辨動力學研究。研究成果發表於Adv. Mater., Nano Letters等期刊。

經濟效益與社會效益

鈣鈦礦材料是目前最受關注和期待的高性能光電材料之一。隨着材料的關注度以及製備技術的發展，人們迫切希望理解材料內部的光物理機制，從而指導材料的設計和器件的製備。該研究為推動該領域的巨大的發展和廣闊經濟及社會效益提供了基礎科學的基礎。

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鈣鈦礦材料發光機理研究取得進展

近日，材料學院葉志鎮教授課題組在有機無機雜化鈣鈦礦材料發光機理方面的研究取得重要進展，論文「Exciton localization in solution-processed organolead trihalide perovskites」於3月21日在線發表於Nature Communications (IF=11.47)。

研究人員從鈣鈦礦材料的發光機制入手，通過對溶液法製備的鈣鈦礦薄膜穩態和瞬態光譜的研究，發現了鈣鈦礦發光機制符合激子的局域化特徵這一新現象，證實了鈣鈦礦中激子在室溫下可以穩定存在，且激子複合可在光生載流子複合過程中占主導地位。

研究發現，這種激子局域化特徵具有普遍性，在一步法和兩步法製備的鈣鈦礦薄膜中均存在。研究人員提出了基於帶尾態中局域激子的模型，合理地解釋了鈣鈦礦中載流子的長壽命和擴散距離。

該項研究確認了激子複合及其局域化特性，對深入理解鈣鈦礦材料中的光物理過程、調控帶尾態和局域激子密度、研製低閾值激射等高性能鈣鈦礦光電子器件具有重要意義。

課題得到國家自然科學基金委重大研究計劃及面上項目、教育部創新團隊及硅材料國家重點實驗室的資助。