太阳能转化为电能是一种很有前途的清洁能源,可为未来更可持续的技术格局提供动力。尽管传统硅基太阳能电池得到了广泛应用,但不断提高太阳能转化为电能的转换效率仍然是一项艰巨的挑战。传统晶体硅 pn 结太阳能电池受到光生电子空穴对非辐射复合的困扰 [1],这严重限制了其太阳能转化为电能的效率。[2] 硅太阳能电池还需要使用更厚的层来实现更长的光路,从而获得更好的光吸收,这从根本上限制了它们在超紧凑和低质量太阳能电池设计中的应用。[3] 寻找超越传统硅 pn 结太阳能电池的新型纳米材料和器件结构仍然是一个悬而未决的研究挑战,迫切需要解决。
摘要:光合生物将离散的集光复合物组织成大规模网络,以促进高效的光收集和利用。受大自然的启发,本文使用合成的 DNA 模板引导染料聚集体与菁染料 K21 形成离散的分支光子复合物和二维 (2D) 激子网络。DNA 模板的范围从四臂 DNA 瓦片(每臂约 10 纳米)到具有不同几何形状和不同尺寸的二维线框 DNA 折纸纳米结构,最大可达 100 × 100 nm 2 。这些 DNA 模板染料聚集体表现出强耦合的光谱特征和离域激子特性,从而实现高效的光子收集和能量传输。与在单个 DNA 瓦片上模板化的离散分支光子系统相比,互连的激子网络的能量传输效率提高了约 2 倍。这种自下而上的组装策略为创建具有复杂几何形状和工程能量路径的二维激子系统铺平了道路。
抽象的二维(2D)半导体材料已被广泛研究其有趣的激子和光电特性,这些特性是由强烈的多体相互作用和在2D极限下的量子限制引起的。这些材料中的大多数都是无机的,例如过渡金属二北元化,磷烯等。有机半导体材料的出色电导率和低介电系数,用于在薄膜或大量材料相中的类似应用。在薄膜和散装相中缺乏结晶度,导致了激子和电子/光节间隙特性的歧义。最近的2D有机材料的出现已经打开了一个高结晶度和受控形态的新领域,从而可以研究低洼的激子状态和光电特性。与无机2D材料中的Wannier -Mott激子相比,它们已被证明具有不同的激子特性。在这里,我们介绍了我们最近对2D有机半导体材料的实验观察结果和分析。我们讨论了单晶材料的高晶和形态控制的生长及其光电特性的作用。该报告解释了有机材料中的Frenkel(FR)和电荷转移(CT)激子以及随后的光发射和吸收特性。实验研究并讨论了源于CT和FR激子之间的相互作用,这是由CT和FR激子之间的相互作用产生的,以揭示电子带的结构。然后,我们讨论我们在J型聚集的有机材料中观察到的纯FR行为,从而导致连贯的超级激体排放。在有机材料中,激发子的超级转移,由其纯粹的fr性质促进,以及在大量分子上的激子的离域化。最后,我们讨论了这些有机2D材料的应用和视力,在快速有机发光二极管,高速激发电路,量子计算设备和其他光电设备中。
低维杂交金属卤化物正在成为一种高度有希望的单组分发射材料,用于其自我捕获的激子(STES)的独特宽带发射。尽管在这些金属卤化物的发展方面取得了长足的进步,但仍有许多挑战需要解决对结构 - 专业关系的更好的基本了解,并意识到这类材料的全部潜力。在此,通过压力调节,在瓦楞1D杂交金属卤化物C 5 n 2 H 16 Pb 2 Br 6中实现了接近100%的光致发光量子量产率(PLQY),该结构具有高度扭曲的结构,初始PLQ为10%。压缩减少了Ste状态和基态之间的重叠,从而导致抑制声子辅助的非辐射衰减。PL进化被系统地证明是由压力调节的激子 - Phonon耦合控制的,可以使用Huang-Rhys因子s进行量化。Detailed studies of the S -PLQY relation for a series of 1D hybrid metal halides (C 5 N 2 H 16 Pb 2 Br 6 , C 4 N 2 H 14 PbBr 4 , C 6 N 2 H 16 PbBr 4 , and (C 6 N 2 H 16 ) 3 Pb 2 Br 10 ) reveal a quantitative structure–property relationship that regulating S factor toward 28 leads to the maximum emission.
摘要:单层过渡金属二硫属化物 (TMD) 为研究二维 (2D) 极限下的激子态提供了平台。TMD 中激子的固有属性,例如光致发光量子产率、电荷态甚至结合能,可以通过静电门控、选择性载流子掺杂或基底电介质工程进行有效控制。本文,为了实现激子态的非挥发性电可调性,从而实现 TMD 的光学属性,我们展示了一种具有单层 MoSe 2 和超薄 CuInP 2 S 6 (CIPS) 的二维铁电异质结构。在异质结构中,CIPS 的电极化导致单层 MoSe 2 中出现连续、全局和大的电子调制。利用 CIPS 的饱和铁电极化,可以在单个器件中实现电子掺杂或空穴掺杂的 MoSe 2。异质结构中载流子密度可调性高达 5 × 10 12 cm − 2 。还表征了这些器件长达 3 个月的非挥发性行为。我们的研究结果为低功耗和长期可调的光电器件提供了一种新的实用策略。关键词:激子、MoSe 2 、CuInP 2 S 6 、铁电性、2D 铁电异质结构■引言
材料可以理解为parter骨钙钛矿AMX 3不同晶体学方向的切口(a =小有机或无机阳离子,例如CS +或CH 3 NH 3 +; m = M = divalent Metal,如Pb 2 +或Sn 2 +或Sn 2 +; x +; x = cl,br或i)。这是通过使用较大的有机阳离子(例如烷基烷基或芳基铵离子)来实现的。[2]所产生的2D结构可以被视为一个被两个有机屏障的无机层的理想量子孔。可以通过改变无机层的厚度[3]来调节此类量子井的光学性质,并结合材料的无机和有机合并的自由度,提供了丰富的化学,结构性,结构性的可爱性。[4]这些材料可以故意选择构建块,以设计2D材料的设计。已建立的2D材料为基础研究和应用提供了一个极好的平台,包括诸如极性物理现象,[5]超导性,[6]和电荷密度波[7]以及水的纯化,[8]光发射diodes,[9] Photovoltaics,[9] PhotoVoltaics,[10]和Sensing and Sensing and Sensing。[11]这个宽范围内在地渗透了分层钙钛矿和2D材料的组合将提供结合许多特性的高级多功能结构。
作者的完整清单:Yuhan的Guan; Zhang Zhang的Zhejiang师范大学,XU;加利福尼亚州立大学Northridge,Guangjun的物理和天文学Nan; Zhejiang普通大学物理学系