物理学院本科生在二维钙钛矿自陷态激子动力学研究中取得新进展
近日，物理学院倪振华和吕俊鹏教授课题组本科生在二维钙钛矿自陷态激子动力学研究中取得新进展，通过超快光谱分析发现，在二维钙钛矿BEA2PbBr4中，强电子-声子耦合使得自由激子态与自陷态激子态之间存在动力学上的关联，这种关联使得体系表现出非指数的荧光衰减动力学行为以及宽荧光发射谱。其成果以“Correlated Dynamics of Free and Self-Trapped Excitons and Broadband Photodetection in BEA2PbBr4 Layered Crystals”为题发表在材料学领域重要刊物Advanced Optical Materials上。
自陷态激子对二维钙钛矿的光学性质和器件应用有着极大的影响。特别是激子的自陷与脱陷过程可以促进具有新兴功能的钙钛矿光电器件设计。然而，目前人们对于钙钛矿中自陷激子光物理性质的了解还不够成熟，限制了它们的进一步广泛应用。
鉴于此，本工作利用低温荧光、瞬态荧光等深入研究了一种新型二维钙钛矿单晶材料BEA2PbBr4的光学性质，发现其具有宽光谱以及非指数的荧光衰减行为。从自由激子态和自陷激子态的关联动力学方程出发，推导出了描述这一过程的解析表达式，研究结果发现，这种反常衰减行为主要来自于体系与环境声子之间的耦合。由于BEA2PbBr4的电声耦合系数较大、声子发射频率大使得体系与环境声子之间频繁的发生相互作用，两能态的状态将不仅取决于当前时刻吸收与发生声子的数量，还受到瞬态电声作用的影响，从而产生荧光振荡。该现象拓宽了基于BEA2PbBr4的光电探测器的响应范围，把钙钛矿基光电探测器的探测范围拓展到近红外。该工作提供了对自陷态激子光物理学的基本见解，并为开发高性能钙钛矿光电器件开辟了新机遇。
东南大学为本论文的第一完成单位，物理学院本科生李格非为本论文的第一作者，物理学院博士生张勇为共同一作。倪振华教授、吕俊鹏教授、赵伟杰教授为共同通讯作者。该工作受到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费等项目的资助。
论文链接
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adom.202200223