适当的量取决于带隙:最高霸占分子轨道(HOMO)和最低未霸占分子轨道(LUMO)之间的能级差。格罗宁根大学超快光谱学教授Maxim Pshenichnikov阐明说:高能光子产生热电子的多余能量被材料作为热非常迅速地接管。为了充分捕获热电子的能量,必须利用带隙较大的材料。然而,这意味着热电子该当在失落去能量之前被传输到这种材料中。目前获取这些电子的一样平常方法是减缓能量丢失,例如,通过利用纳米颗粒而不是块状材料。在这些纳米颗粒中,电子开释热的多余能量选择较少。
Pshenichnikov与南洋理工大学的同事一起研究了一种系统,在该系统中,有机-无机稠浊钙钛矿半导体与有机化合物邻菲咯啉(Bphen)结合,后者是一种具有很大带隙的材料,科学家们利用激光引发钙钛矿中的电子,并研究产生的热电子行为。研究利用了一种叫做泵-推探测的方法,分两步引发电子,并在飞秒韶光尺度上研究它们。这使得科学家能够在钙钛矿中产生电子,其能级恰好高于bphen的带隙,而bphen中没有引发电子。因此,这种材料中的任何热电子都可能来自钙钛矿。
结果表明,来自钙钛矿半导体的热电子很随意马虎被bphen接管。这是在不须要减慢这些电子速率的情形下发生,而且在块状材料中也是如此。以是没有任何技巧,热电子就被收成了。然而,科学家们把稳到所需的能量略高于bphen带隙,这是意想不到的。显然,须要一些额外能量来战胜两种材料之间的界面障碍。然而,这项研究为在块状钙钛矿半导体材料中网络热电子供应了事理证明,这些实验是用相称于可见光的真实能量进行,下一个寻衅是利用这种材料的组合来构建一个真正装置。

博科园|研究/来自:格罗宁根大学
参考期刊《科学进展》
DOI: 10.1126/sciadv.aax3620
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