與三維鈣鈦礦相比,低維鈣鈦礦(二維和準(zhǔn)二維;B2An?1MnX3n+1) 具有周期性的無(wú)機(jī)-有機(jī)結(jié)構(gòu),具有良好的穩(wěn)定性和無(wú)滯后的光電性能。然而,由于多晶中的晶界和隨機(jī)取向的量子阱,它們獨(dú)特的多量子阱結(jié)構(gòu)限制了器件效率。在單晶中,通過(guò)厚度方向的載流子傳輸受到層狀絕緣有機(jī)間隔物的阻礙。此外,有機(jī)間隔物的強(qiáng)量子限制限制了自由載流子的產(chǎn)生和傳輸。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了無(wú)鉛金屬鹵化物鈣鈦礦,但它們的器件性能受到其低結(jié)晶度和結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性的限制。鑒于此,2022年8月10日加州大學(xué)圣地亞哥分校的徐升團(tuán)隊(duì)于Nature刊發(fā)具有有效載流子動(dòng)力學(xué)的鈣鈦礦超晶格的研究成果,通過(guò)化學(xué)外延技術(shù)報(bào)告了低維金屬鹵化物鈣鈦礦BA2MAn?1SnnI3n+1(BA,丁銨;MA,甲銨;n = 1, 3, 5)超晶格。無(wú)機(jī)板垂直于基板排列,并在平行于基板的縱橫交錯(cuò)的2D網(wǎng)絡(luò)中相互連接,從而在三個(gè)維度上實(shí)現(xiàn)高效的載流子傳輸。晶格不匹配的襯底壓縮了有機(jī)間隔物,從而削弱了量子限制。超晶格太陽(yáng)能電池在準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)下的性能得到了驗(yàn)證,顯示出穩(wěn)定的12.36%的光電轉(zhuǎn)換效率。此外,帶內(nèi)激子弛豫過(guò)程可能會(huì)產(chǎn)生異常高的開(kāi)路電壓。
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