物电学院南广军课题组在NatureCommunications上发表研究成果

来源：浙江师范大学时间：2024-10-08 14:48:38

近日，浙江师范大学物理与电子信息工程学院南广军课题组与浙江大学朱海明课题组合作在二维卤化物钙钛矿领域取得了重要进展，相关研究成果“Robust excitonic light emission in 2D tin halide perovskites by weak excited state polaronic effect” 在国际权威期刊Nature Communications上发表（https://www.nature.com/articles/s41467-024-52952-9）。

在三维钙钛矿光电转换效率迅速提升的背景下，二维卤化物钙钛矿由于具有更好的稳定性受到了广泛关注。鉴于二维钙钛矿具有强量子限制效应，表现出独特的激子效应，理解其激子动力学是实现二维钙钛矿在激子器件（比如光伏、发光、激光）应用的关键。相比于铅基钙钛矿，锡基钙钛矿对环境更加友好，但还缺乏深入的科学研究。

浙江大学课题组采用超快光谱对(PEA)2(MA)Sn2I7和(PEA)2(MA)Pb2I7两种体系的激子动力学进行测量发现，光照初期(PEA)2(MA)Sn2I7的激子结合能（0.21 eV）与(PEA)2(MA)Pb2I7的激子结合能（0.22 eV）非常接近,但经过一段时间后，(PEA)2(MA)Sn2I7的激子结合能（0.18 eV）远大于(PEA)2(MA)Pb2I7的激子结合能（0.10 eV）。

为了理解两种材料的激子结合能随着时间的不同变化，南广军课题组结合密度泛函理论和含时密度泛函理论方法，理论研究了光照引起的两种钙钛矿几何构型的变化，提出了描述光诱导结构变形的描述符，指出了结构变形的物理机制，建立了结构变形与晶格硬度的关联。根据该描述符，理论进一步指出(PEA)2(MA)Sn2I7（(PEA)2(MA)Pb2I7）的结构变化较小（较大），导致激子沿着面外方向的电子与空穴分离较弱（较强），从而激子结合能减小的较小（较大），表明了激子极化子效应对激子动力学的重要性。该观点是课题组今年发表在Materials Horizons（IF=12.2）的工作“Organic cations promote exciton dissociation in Ruddlesden-Popper lead iodide perovskites: a theoretical study”的进一步延伸。