中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所超快時(shí)間分辨光譜與動(dòng)力學(xué)研究組研究員金盛燁團(tuán)隊(duì)在二維鈣鈦礦層間電子傳輸動(dòng)力學(xué)研究方面取得進(jìn)展，提出并論證了二維層狀鈣鈦礦中俄歇輔助的電子跨有機(jī)層傳輸?shù)男聶C(jī)制。
二維（2D）鈣鈦礦是由無(wú)機(jī)層—有機(jī)層交替排列形成的多量子阱（QW）材料，由于其帶隙可調(diào)節(jié)、環(huán)境穩(wěn)定性好、制備簡(jiǎn)單、光電性能出色，在許多光電應(yīng)用中展現(xiàn)出較大潛力。然而，由于2D鈣鈦礦中不同無(wú)機(jī)層QW之間的有機(jī)層（絕緣配體）會(huì)引入一個(gè)較高的能壘，使得光生激子完全被限制在鈣鈦礦QW平面內(nèi)，從而難以實(shí)現(xiàn)載流子的跨層（一個(gè)QW到另一個(gè)QW）遷移，這極大地限制了2D鈣鈦礦在光電領(lǐng)域的更廣泛的應(yīng)用。
該工作中，科研人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)激子帶邊能量（Eg）與電子能壘（Eb）相近時(shí)，理論上電子可通過(guò)俄歇過(guò)程來(lái)獲得足夠的能量以越過(guò)有機(jī)層的能壘，從而實(shí)現(xiàn)不同鈣鈦礦層之間的傳輸。為此，科研人員利用瞬態(tài)吸收光譜技術(shù)，對(duì)所合成的一系列具有不同有機(jī)配體的2D鈣鈦礦單晶（CmH2m+1NH3)2PbI4（m=8，10，12，18）進(jìn)行了光誘導(dǎo)載流子動(dòng)力學(xué)研究。研究發(fā)現(xiàn)，在m≥12的2D鈣鈦礦單晶（Eg≈Eb）中，當(dāng)激發(fā)強(qiáng)度超過(guò)某個(gè)值（即出現(xiàn)俄歇復(fù)合過(guò)程）時(shí)，可在其瞬態(tài)吸收光譜及載流子動(dòng)力學(xué)上觀察到一個(gè)清晰的長(zhǎng)壽命的電荷分離態(tài)信號(hào)，而在m≤10的2D鈣鈦礦單晶（Eg
