袁开军等揭示提高锡基钙钛矿载流子迁移率的有效机制

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近日，我所分子反应动力学国家重点实验室分子光化学动力学研究组（1117组）袁开军研究员和隋来志副研究员团队通过第一性原理计算发现，施加压缩应变能够使钙钛矿材料Cs2SnBr6载流子迁移率提高一个数量级。
　　作为一种新型的环保替代品，锡基钙钛矿材料性能与传统的铅卤化物钙钛矿相当，但其毒性更低，有利于保护环境和人类健康。然而，由于强的极性光学声子对电荷载流子散射作用，导致载流子传输速率的降低，从而阻碍锡基钙钛矿材料在光电领域的应用。

　　为了解决这一问题，研究人员通过第一性原理计算发现，可以通过对晶格施加压缩应变的方式提高锡基钙钛矿材料的载流子迁移率。这一改进归因于电声耦合强度的减小，以及极性光学声子散射强度的减弱。压缩应变引起的电声耦合强度降低与极性光学声子散射的变化呈现出明显的关联。在Cs2SnBr6体系中，初始结构与13%压缩应变的结构相比，其最大载流子迁移率分别为11cm2V-1s-1和143cm2V-1s-1。该研究揭示了压缩应变对改善极性半导体中载流子传输的影响，并为通过压缩应变来减弱极性光学声子散射提供了证据。这一发现为环保锡基钙钛矿材料在光电器件中的应用提供了新途径。
　　相关成果以“Enhanced Carrier Transport in CsxSnBry by Reducing Electron-Phonon Coupling under Compressive Strain”为题，于近日发表在Materials Today Physics上。该工作的第一作者是我所1117组联合培养博士研究生曾祥榆。该工作得到国家自然科学基金、国家自然科学基金委基础科学中心、中国科学院关键技术研发团队等项目的资助。（文/图 曾祥榆、隋来志）
　　文章链接：https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2023.101296
        文章来源：大连化物所
       袁开军，1981年生，博士，中国科学院大连化学物理研究所研究员。2003年于中国科技大学化学物理系获得学士学位，2009年于中科院大连化学物理研究所获得博士学位。2009年加入中科院大连化学物理研究所1102组工作，2010年到美国莱斯大学化学系访问学者研究一年，2011年被聘为副研究员，2017年被聘为研究员。现为大连化物所1116组研究员。研究方向为气相小分子光解动力学研究和凝聚相飞秒二维红外光谱研究。在高分辨的气相水分子光化学研究中取得系列研究成果。目前的研究集中在利用二维红外光谱研究超高压凝聚相动力学和化学反应的飞秒红外瞬态谱测量。另外负责化物所极紫外自由电子激光的分子光化学实验线站。