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光电界面载流子演化的时空分辨测量

时间:2022-07-28浏览:458

光电界面携能载流子时空演化能源、催化传感等领域紧密相关,近年来物理、化学材料等领域的研究热点之一载流子迁移、分布和弛豫影响材料功能的关键之所在因此利用高时空分辨成像技术观测载流子时空演化对于新型材料基础研究应用具有重大意义。然而,极微弱载流子信号测量是学界公认的难题总体而言,国内外尚无成熟的仪器装置能有效实现瞬态信号放大直接"看见"少量载流子仍是巨大的挑战。

近日澳门皇冠线上网址化学化工学院生命分析化学国家重点实验室康斌/徐静娟团队结合飞秒泵浦-探测技术和干涉散射显微,研制国际上首台飞秒干涉散射显微镜(Femto-iSCAT),并成功获得发明专利授权专利号:202110510123.X。该仪器作为一个通用测量平台,实现了超灵敏、高通量观测各种材料中的载流子迁移、分布和弛豫动力学。通过干涉放大效应和空间光场调制,瞬态图像对比度相比于传统方法提升2个数量级以上探测极微载流子信号从而有利于揭示超导材料、二维材料光电材料中的稀奇科学现象

图1. 飞秒干涉散射成像原理

随后作者展示了Femto-iSCAT系列极具挑战应用场景包括常用光电器件如金属薄膜、硅基半导体钙钛矿太阳能电池中的界面载流子/热扩散迁移,单个等离激元微纳颗粒中的不均匀热电子分布和弛豫,以及二维材料中的载流子/激子边缘态的独特动力学。Femto-iSCAT相比于传统瞬态显微镜,极大拓展了材料适用范围,极高灵敏度和检测通量实现了载流子时空演化的多功能成像助力界面能量和载流子转移等超快过程的研究

工作以"Decrypting Material Performance by Wide-field Femtosecond Interferometric Imaging of Energy Carrier Evolution"为题于2022年7月22日发表在Journal of the American Chemical Society(美国化学会志)。博士生吕品田为该论文第一作者,康斌副教授和徐静娟教授为论文通讯作者,陈洪渊院士对该工作的研究思想做出了重要指导。该工作得到了国家自然科学基金、澳门皇冠线上网址卓越研究计划澳门皇冠线上网址生命分析化学国家重点实验室自主研究课题资助。

文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c05735

DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.2c05735

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