物理與信息科學學院許并社教授團隊韓斌課題組在《Advanced Functional Materials》上發表載流子弛豫動力學調控研究成果

近日，我校物理與信息科學學院許并社團隊韓斌副教授在國際高影響力期刊《Advanced Functional Materials》（影響因子18.5）發表題為“Manipulating Interlayer Carrier Relaxation Dynamics in Type-II Heterostructures of 2D Hybrid Perovskites Through Organic Spacer Engineering”的高水平論文。韓斌副教授為該論文的第一作者兼通訊作者，陜西科技大學為第一通訊單位，香港城市大學和中國有色礦業集團為共同通訊單位。該論文的發表標志著我校在半導體材料載流子動力學研究方面取得了重大突破。

半導體II 型異質結是光電器件（如光伏器件和光電探測器件）中的關鍵組成部分。傳統理論認為層間電荷轉移是半導體 II 型異質結中主要的載流子弛豫機制。韓斌副教授帶領碩士生邱琪、湯言韌等人結合實驗和理論計算證明了在由二維有機-無機雜化鈣鈦礦構成的 II 型異質結中，載流子弛豫機制可由電荷轉移轉變為能量轉移，且無需額外的電荷阻擋層。研究結果顯示，在具有相同有機間隔層的二維鈣鈦礦異質結中，如BA₂PbI₄/BA₂MA₂Pb₃I₁₀異質結，電荷轉移占主導地位。然而，當將異質結其中一層中的有機間隔層BA替換為PEA時，即形成BA₂PbI₄/PEA₂MA₂Pb₃I₁₀時，載流子弛豫過程就從電荷轉移轉變為能量轉移。盡管這兩種異質結都是 II 型能帶排列，但密度泛函理論計算表明，用PEA取代BA會形成一種新型的 II 型能帶結構。這種新的能帶結構抑制了電子和空穴的分離，從而使得能量轉移比電荷轉移更占優勢。這項研究不僅為半導體異質結中層間載流子弛豫動力學提供了重要見解，而且對于未來基于二維有機-無機雜化鈣鈦礦光電器件的設計也至關重要。

此外，課題組近年在半導體材料與器件領域取得了一系列代表性成果 (陜西科技大學第一單位)：

[1] B. Han*, Q. Qiu, Y. Tang, B. Lian, B. Liu, S. Ding, S. Ma, M. Luo, W. Wang, B. Xu, and H. –Y. Hsu，Advanced Functional Materials, 2024, 2417167.

[2] B. Han*, B. Liu, G. Wang, Q. Qiu, Z. Wang, Y. Xi, Y. Cui, S. Ma, B. Xu, H.-Y. Hsu, Advanced Functional Materials 2023, 2300570.

[3] B. Han*, H. Mu, J. Chen, X. Hao, H. Wang, P. Liu, B. Xu, S. Ma, Y. Yang, T. Wang, S. Ding, C. A. Serra, G. Du, Carbon 2023, 204, 547.

[4] G. Wang, B. Han*, C. H. Mak, J. Liu, B. Liu, P. Liu, X. Hao, H. Wang, S. Ma, B. Xu, H.-Y. Hsu, ACS Applied Materials & Interfaces 2022, 14, 55183.

[5] B. Han*, Y. Hu, B. Liu, G. Wang, Q. Qiu, Y. Tang, S. Ma, B. Xu, B Qiu, H. Y. Hsu, Journal of Physics D: Applied Physics 2024, 57 (21), 215101.

（核稿：張曉斐 編輯：趙誠）