袁明鉴课题组《德国应用化学》：手性准二维钙钛矿圆偏振光电探测器 -

标题: 袁明鉴课题组《德国应用化学》：手性准二维钙钛矿圆偏振光电探测器 [打印本页]

作者: haorizi111 时间: 2020-3-23 07:00
标题: 袁明鉴课题组《德国应用化学》：手性准二维钙钛矿圆偏振光电探测器
圆偏振光在量子计算，光学信息处理和磁记录等领域具有广泛应用，实现对圆偏振光的高效探测具有重要的理论及应用价值。传统圆偏振光探测技术依赖于线偏振片、四分之一玻片等光学元件与传统非手性光电探测器组成的系统。这种复杂的探测系统具有体积大，结构复杂和成本高等缺点。如何利用本征的手性半导体直接实现对圆偏振光的探测，依然存在较大挑战。

   有机-无机卤化物钙钛矿由于其优异的性能，近年来成为光电子领域的研究热点。将手性有机阳离子引入到钙钛矿量子阱中，赋予了二维钙钛矿本征手性，使钙钛矿圆偏振光探测成为了可能。然而，二维钙钛矿的强电子-声子耦合，导致材料的半导体性能较差。同时，二维钙钛矿面外的低迁移率很大程度上抑制了载流子的高效传输。因此，二维钙钛矿通常表现出低的光电流和响应度，限制了其在高效光探测领域的应用。由此，需要发展新的手性钙钛矿材料实现高效的高圆偏振光探测。
   我院先进能源材料化学教育部重点实验室，袁明鉴课题组研究了手性准二维钙钛矿材料，并系统揭示了手性准二维钙钛矿([(R)-β-MPA]2MAPb2I7)的本征手性及其对圆偏振光不同偏振态的区分能力。相应的准二维钙钛矿单晶圆偏振光电探测器表现出出色的探测性能。在此基础上，利用时间分辨瞬态吸收光谱，研究了手性准二维钙钛矿薄膜的载流子传输动力学行为。研究表明，具有均匀能量分布的平行取向钙钛矿薄膜对于提高载流子的收集效率至关重要。进而，与北京光源同步辐射中心合作，通过对薄膜的结晶动力学的调控，获得了具有高效载流子收集效率的柔性手性准二维钙钛矿薄膜。
   所制备的柔性手性准二维钙钛矿薄膜光电探测器具有对左、右旋圆偏振光的良好区分能力。通过不同曲率下的弯曲试验，探测器表现出优异的机械灵活性和耐久性。该研究成果表明手性准二维钙钛矿材料有望成为一类高灵敏、高稳定性的圆偏振光探测候选材料。
   这一成果近期于近期发表在Angewandte Chemie International Edition上，文章的第一作者是南开大学硕士研究生王琳。文章得到了国家自然科学基金委“多层次手性物质的精准构筑”重大研究计划资助。
   论文信息：A Chiral Reduced-Dimensional Perovskite for an Efficient Flexible Circularly Polarized Light Photodetector. Lin Wang, Yongxiang Xue, Minghuan Cui, Yanmin Huang, Hongyu Xu, Chaochao Qin, Jien Yang, Haitao Dai, Mingjian Yuan* Angew. Chem. Int. Ed.  https://doi.org/10.1002/anie.201915912
      文章来源：南开大学
   袁明鉴研究员，1982年出生，南开大学教授,2004年毕业于山东师范大学化学系，获得学士学位。2004-2009年在中科院化学所李玉良院士指导下攻读博士学位。2009年至2012, 2012年至2016年分别在在美国华盛顿大学材料科学与工程学院，加拿大多伦多大学电气工程学院从事博士后研究。 2016年9月入职南开大学化学学院，担任博士生导师、研究员。近五年来围绕半导体薄膜材料稳定性和载流子输运的难题，开发了准二维钙钛矿材料并发展了量子点合成和界面钝化新方法，从而显著抑制了体系内的非辐射跃迁速率，改善了量子发光效率，取得了近红外薄膜材料电致发光效率世界纪录，并实现了认证1电子伏特量子点太阳能电池最高效率记录，取得了一批创新成果并引领了量子点太阳能电池的发展。至今已在Nature Nanotechnol, Nature Energy, J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater.等国际著名学术期刊上以第一作者身份发表论文15篇，并在Science (3篇), Nature Communication (3篇)等杂志上合作发表论文30篇。论文总引用达4000余次。入选中组部青千##计划，天津市青年##计划，南开大学百名青年学科带头人。

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