二维Ruddlesden-Popper钙钛矿中的激子迁移率接近Mott-Ioffe-Regel极限

中国科学院国家纳米科学中心刘新峰教授领导的一项研究发表在《自然通讯》上，近期报道了二维(2D)激子迁移率的增强鲁德尔斯登-波普尔钙钛矿(RPP)。

激子迁移率是影响2DRPP光电性能的关键因素。然而，观察到2DRPP的迁移率比相应的3D钙钛矿的迁移率低一个数量级。激子-激子湮灭、层间耦合和缺陷等各种因素都会影响二维RPP中的激子输运行为。

尽管取得了实质性进展，但激子输运和晶格性质之间的精确关联，尤其是激子-晶格相互作用，仍然难以捉摸。此外，迫切需要调整激子-声子相互作用，以定制激子输运特性，以适应二维钙钛矿光电子学的应用。

NCNST的刘教授团队与华南师范大学和北京大学的合作者通过用聚甲基丙烯酸甲酯锚定软丁基铵阳离子，在2DRPP中实现了接近Mott-Ioffe-Regel极限(MIR)的激子迁移率提升。PMMA)表面网络。

研究人员通过时间分辨光致发光显微镜直接监测了(BA)2(MA)n-1PbnI3n+1RP钙钛矿中的超快激子传播过程。他们发现，剥离薄片中的自由激子迁移率可以从约8cm2V-1s-1提高到280cm2V-1s-1。后者的迁移率接近Mott-Ioffe-Regel准则的理论极限。

结合光学测量和理论研究，研究人员发现，激子迁移率的增强归因于PMMA网络对表面BA分子的锚定，这显着提高了晶格刚性并减少了无序性。

结果，变形势散射率在室温下降低了八倍，导致激子传播从跳跃状态转变为带状传输状态。

这些发现为了解软晶格二维钙钛矿中激子传输的机制提供了宝贵的见解，并揭示了如何通过晶格工程调整激子传输特性。