新技術(shù)可在原子水平上調(diào)控鈣鈦礦材料結(jié)構(gòu)

來源:新華網(wǎng) 2024-10-15 12:52 http://www.d-black.cn/

　　新華社北京10月15日電　美國研究人員開發(fā)出一項新的材料工程技術(shù)，可在原子水平上調(diào)控層狀雜化鈣鈦礦(LHP)的結(jié)構(gòu)，使其能更高效地將電荷轉(zhuǎn)化為光，有助于開發(fā)下一代發(fā)光二極管和激光裝置等。相關(guān)論文發(fā)表在美國學術(shù)期刊《材料》上。

　　鈣鈦礦是一類有著特殊晶體結(jié)構(gòu)的鈣鈦氧化物，被廣泛應用于光電領(lǐng)域。在這些材料中，薄薄的鈣鈦礦層由有機物層隔開，形成LHP。雖然這種材料的應用前景廣闊，但長期以來，如何精確控制其結(jié)構(gòu)以提升性能始終是研究中的難題。

　　來自北卡羅來納州立大學的研究人員發(fā)現(xiàn)，要提升LHP的性能，關(guān)鍵是掌握材料制備時溶液表面形成的鈣鈦礦納米薄層。這些薄層的厚度能夠決定最終LHP材料每層的厚度。如果起始薄層的厚度是2個原子，最終形成的每層LHP材料的厚度也會是2個原子；隨著薄層厚度的增加，LHP材料的厚度也相應增加。

　　這些極薄的LHP層被稱為量子阱，其特性在量子效應下尤為顯著。較薄的量子阱具有較高的能量，而能量自然會從這些高能的量子阱向低能的流動。通過逐步增加材料層的厚度來形成一個理想的能量級連，能更有效地傳遞能量。例如，能量從2個原子厚的層開始流動，經(jīng)過3個和4個原子厚的層，最后到達5個原子厚的層，這種方式比直接跳到5個原子厚的層更有效率。

　　在認識到納米薄層的關(guān)鍵作用后，研究團隊通過在材料制備過程中添加特定的反溶劑，成功控制了LHP材料內(nèi)部量子阱的尺寸和方向，形成理想的能量級連。他們還發(fā)現(xiàn)，這種技術(shù)不僅對LHP有效，還可以用來改良其他類型的鈣鈦礦材料，這對開發(fā)更高效的太陽能發(fā)電設備具有重要的推動意義。

　　通過這項研究，科學家們?yōu)楦纳瓢l(fā)光技術(shù)提供了一條新的路徑，有助研發(fā)更高效、更節(jié)能的發(fā)光二極管和激光設備。

原標題：新技術(shù)可在原子水平上調(diào)控鈣鈦礦材料結(jié)構(gòu)

責任編輯：曾少林