陜西科技大學學者發表載流子弛豫動力學調控研究成果

半導體Ⅱ型異質結是光電器件（如光伏器件和光電探測器件）中的關鍵組成部分。傳統理論認為層間電荷轉移是半導體Ⅱ型異質結中主要的載流子弛豫機制。

近日，陜西科技大學物理與信息科學學院許并社團隊韓斌副教授在國際高影響力期刊[Advanced Functional Materials]發表題為“Manipulating Interlayer Carrier Relaxation Dynamics in Type-II Heterostructures of 2D Hybrid Perovskites Through Organic Spacer Engineering”的高水平論文。韓斌帶領碩士生邱琪、湯言韌等人結合實驗和理論計算證明了在由二維有機-無機雜化鈣鈦礦構成的Ⅱ型異質結中，載流子弛豫機制可由電荷轉移轉變為能量轉移，且無需額外的電荷阻擋層。

研究結果顯示，在具有相同有機間隔層的二維鈣鈦礦異質結中，如BA2PbI4/BA2MA2Pb3I10異質結，電荷轉移占主導地位。然而，當將異質結其中一層中的有機間隔層BA替換為PEA時，即形成BA2PbI4/PEA2MA2Pb3I10時，載流子弛豫過程就從電荷轉移轉變為能量轉移。盡管這兩種異質結都是Ⅱ型能帶排列，但密度泛函理論計算表明，用PEA取代BA會形成一種新型的Ⅱ型能帶結構。這種新的能帶結構抑制了電子和空穴的分離，從而使得能量轉移比電荷轉移更占優勢。這項研究不僅為半導體異質結中層間載流子弛豫動力學提供了重要見解，而且對于未來基于二維有機-無機雜化鈣鈦礦光電器件的設計也至關重要。