近日，物理與光電工程學院雷射工程研究院固體雷射與超快光子學研究所師生在光電功能晶體超快載流子動力學研究方面取得重要進展，相關研究成果以【Anisotropic carrier dynamics and laser fabricated luminescent patterns on oriented single-crystal perovskite wafers】為題，在國際權威期刊【Nature Communications】線上發表，研究結果對於推動功能晶體在光電領域的實際套用行程具有重要意義。論文第一完成單位為北京工業大學，物理與光電工程學院助理研究員葛超、博士研究生李亞超為共同第一作者，北京工業大學葛超助理研究員、宋海英副研究員，北京師範大學張文凱教授和山東大學劉陽教授為共同通訊作者。該研究得到國家自然科學基金和北京市教委科研計劃等計畫資助。
論文原文連結：
https://doi.org/10.1038/s41467-024-45055-y
近年來，鈣鈦礦材料及其在光電子領域的套用引起了廣泛關註。然而，對於它們在超快載流子動力學中的各向異性行為的深入理解仍然不足。為彌補這一缺失，研究團隊以高品質、不同取向的MAPbBr3單晶晶片為基礎，首次在皮秒時間尺度上揭示了光激發載流子在不同取向的晶面內極化以及晶面間的各向異性動力學演變。這一發現從晶體學的角度深入理解了超快載流子的弛豫途徑，對於在超快光電子領域，如光調變器、高速光極化傳感器和彈道晶體管等方面，探索和拓展鈣鈦礦單晶的套用具有重要意義。
此外，透過采用飛秒雷射雙光子加工技術，研究團隊成功制備了三個數量級熒光增強的發光圖案。從多維空間（體塊和微/奈米尺度）和時間（穩態和瞬態）的角度深入分析了背後的熒光增強機制，為提高體塊晶體的光致發光強度提供了一種方便的自上而下的策略。該研究透過聚焦晶體學角度，對MAPbBr3的超快載流子動力學提供了深刻的理解，期望為今後鈣鈦礦熱載流子在光電子學中的取向選擇利用提供更多指導。
光激發載流子在MAPbBr3晶體（100）、（110）和（111）晶面的動力學演化以及飛秒雷射誘導熒光增強機制。
共同第一作者，共同通訊作者
葛超
北京工業大學
物理與光電工程學院
助理研究員
長期從事光電功能材料的設計與超快光子學領域的研究。作為計畫負責人，承擔多項國家自然科學基金和省部級以上科研基金，研究成果發表於Nature Communications、Advanced Materials、Materials Chemistry Frontiers、The Journal of Physical Chemistry C、Journal of Applied Physics等國內外學術期刊上，並被美國化學學會News欄目Cutting-Edge Chemistry、X-mol、中國聚合物、CBG資訊等多個網站報道，受到國內外同行的廣泛關註。
共同第一作者
李亞超
北京工業大學
2018級博士生
目前主要致力於發展和套用超快光譜技術對金屬混成鈣鈦礦等材料的物相調控研究。已在Nat.Commun.、Phys.Rev.A、J.Phys.Chem.C、J.Appl.Phys.、Results Phys.、Chinese Phys.B等高水平學術期刊發表多篇論文。
以上內容來自北京工業大學
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