Search近日，浙江大学基础交叉仪器创新支撑中心成员、化学系朱海明教授课题组联合北京师范大学龙闰教授团队在Science Advances上发表题为“Dynamic lattice disorder overrides energetics for barrierless interfacial charge transfer in 2D hybrid perovskites”为的研究论文。
低维半导体有机-无机界面电荷转移（charge transfer, CT）是决定光电器件效率的核心过程。然而，低维半导体材料常常伴随的非谐动态晶格特征是否以及如何影响CT动力学，长期以来缺乏清晰的实验结论和物理图像。
本研究以四噻吩基活性配体-二维铅碘钙钛矿半导体为模型体系，结合飞秒瞬态吸收光谱与第一性原理计算，首次系统揭示了二维有机-无机界面电荷转移的动态晶格电荷转移机制。研究发现，光激发无机层后，体系发生一个普遍的两步无机层至有机层CT过程：首先是超快（亚皮秒至皮秒）的空穴转移，随后是较慢（数十至数百皮秒）的电子转移，最终形成有机配体的三线态。令人惊讶的是，尽管通过调控无机层厚度n，可将CT驱动力从0.16 eV连续调至0.75 eV（跨越Marcus电荷转移模型正常区与反转区），实验观测到的空穴转移和电子转移速率均随n减小而单调增加，未出现任何反转区行为，并且在80 K至295 K范围内表现出几乎不随温度变化的特性。这一反常行为无法用经典Marcus模型或量子隧穿模型描述。
针对这一现象，研究团队首次提出了动态晶格CT模型：二维铅碘钙钛矿的强非谐晶格在热扰动下发生持续结构涨落，使得体系能够遍历大量瞬态晶格构型，从而总能通过近零能垒的路径完成电荷转移。该模型成功解释了速率随层厚变化趋势——CT速率主要由电子耦合项决定，并得到实验及第一性原理分子动力学计算证实。这一发现突破了传统电荷转移模型中稳态能量的限制，确立了动态晶格作为高效电荷转移的核心设计原则，为开发超越稳态能量约束的新型光电材料提供了全新思路。
动态晶格电荷转移模型与第一性原理验证
原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeb8615
