（合集汇近期钙钛矿新进展）
文 献 前 沿
在高度限制的I型二维（2D）钙钛矿中，由于过高的激子束缚能，电荷分离的效率仍然是一个挑战。传统方法如多体奥杰过程和外部电场等在实现电荷分离时存在效率低、成本高或不可控的问题。中国科学技术大学武晓君、孙祺&安徽师范大陆洲等研究人员调整环烷基胺配体的大小，工程化Ruddlesden-Popper（RP）型钙钛矿（n=1）中的层扭曲。这种方法促进了Pb-Pb和I-I离子二聚体的形成，从而实现了自发的电子-空穴分离和长寿命的量子限制Stark效应（QCSE）。通过使用环烷基胺配体，成功实现了在Cy3和Cy4钙钛矿中形成Pb-Pb和I-I离子二聚体，促进了电荷分离。实验结果显示，Cy3和Cy4的QCSE能量降低分别达到54.27和50.73毫电子伏特，且在室温下实现了有效的电荷分离，表明该策略在光伏和非线性光学调制应用中的潜力。
图1: 展示了不同环烷基胺配体的二维钙钛矿晶体结构、能级排列和光吸收及PL特性。(a)展示了(CmH2m−1NH3)2PbI4钙钛矿的晶体结构示意图。(b)展示了Cy3−6钙钛矿的能量排列以及四种环烷基胺配体的HOMO和LUMO能级。(c)展示了Cy3−6的稳态紫外-可见吸收和PL光谱。
图2: 展示了在不同激发强度下，Cy4和Cy5的瞬态吸收光谱演变和激发强度依赖性动力学特性，揭示了电荷分离的动力学过程。(a) Cy4和(c) Cy5在7.08 μJ/cm²激发强度下特定延迟时间的TA光谱。(b) Cy4和(d) Cy5的激发强度依赖性XB动力学，特别强调了Cy4的长寿命组分。
图3: 展示了不同温度下二维钙钛矿的光致发光强度与激发强度的关系，以及电荷分离态的寿命测量。(a) 在402 nm激发下测量的初始最大PL强度与激发强度的关系。(b) Cy4的纳秒级TA光谱演变。(c) Cy3和Cy4中派生TA信号的恢复动力学。
图4: 展示了不同环烷基胺配体的二维钙钛矿晶体结构的显著差异。Cy3−6的晶体结构。Cy3和Cy4的钙钛矿层具有“锯齿形”结构，而Cy5和Cy6则采用更线性的排列。
图5: 展示了通过改变温度和激发强度来研究二维钙钛矿中电荷分离态的量子限制Stark效应（QCSE）的强度和寿命，以及离子二聚体诱导的QCSE机制的验证。(a) 示意了层扭曲二维钙钛矿中的陷阱介导电荷分离机制。(b) 通过拟合不同激发强度下的TA光谱，确定了不同激发强度下的ΔEg。(c) Cy4在293、213和93 K时的XB恢复动力学。(d) 不同温度下从XB恢复动力学测量的慢组分的幅度在自然对数中作为(−1/T)的函数。
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