近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員金盛燁團隊與安徽師范大學陸洲教授團隊合作，在鈣鈦礦半導體載流子輸運機制研究中取得新進展。合作團隊利用自主設計搭建的原位溫控-超快熒光動力學顯微成像系統，通過在低溫下向MAPbI3單晶納米線中引入相變誘導缺陷（PTIDs），揭示了其中的非輻射態載流子長距離輸運機制，并由此實現了高效的光電探測。相關成果發表在《德國應用化學》。
時間-空間分辨光譜及動力學成像技術是研究復雜體系中微觀激發態動力學的重要手段，通過將超快時間分辨率和高空間分辨率相結合，為揭示激發態遷移、轉移、分離、復合等動力學過程提供了新的研究視角。
載流子是半導體中電荷傳輸和能量遷移的載體，提高載流子的遷移率對于優化相關器件的能量轉化效率、響應速度至關重要。傳統觀點認為，半導體材料中的結構缺陷通常會阻礙載流子的傳輸，并作為非輻射復合位點限制載流子壽命。然而，本研究發現，在低溫相變臨界溫度下，由于MAPbI3正交相和四方相兩種晶相共存，巨大的結構應力會使其晶格產生大量的相變誘導缺陷，它們能夠捕獲并“保護”載流子免受輻射復合和非輻射復合的影響，從而形成一種長壽命的非輻射態。此外，研究發現，這些載流子可顯著提升其自身遷移率，是室溫下自由載流子遷移率的14倍。基于這一特性，研究團隊利用MAPbI3單晶納米線構建了高靈敏度的光電探測器，提高了光響應度。
該研究從電聲耦合以外的視角出發，深入探討了低溫環境下鉛鹵化物半導體載流子遷移率提升的機制，對設計不同工作溫度下的高效光電器件提供了理論參考。
相關論文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202411499
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