北工大在光电功能晶体超快载流子动力学研究方面取得重要进展

近日，物理与光电工程学院激光工程研究院固体激光与超快光子学研究所师生在光电功能晶体超快载流子动力学研究方面取得重要进展，相关研究成果以《Anisotropic carrier dynamics and laser fabricated luminescent patterns on oriented single-crystal perovskite wafers》为题，在国际权威期刊《Nature Communications》在线发表，研究结果对于推动功能晶体在光电领域的实际应用进程具有重要意义。

论文第一完成单位为北京工业大学，物理与光电工程学院助理研究员葛超、博士研究生李亚超为共同第一作者，北京工业大学葛超助理研究员、宋海英副研究员，北京师范大学张文凯教授和山东大学刘阳教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和北京市教委科研计划等项目资助。

近年来，钙钛矿材料及其在光电子领域的应用引起了广泛关注。然而，对于它们在超快载流子动力学中的各向异性行为的深入理解仍然不足。为弥补这一缺失，研究团队以高质量、不同取向的MAPbBr3单晶晶片为基础，首次在皮秒时间尺度上揭示了光激发载流子在不同取向的晶面内极化以及晶面间的各向异性动力学演变。这一发现从晶体学的角度深入理解了超快载流子的弛豫途径，对于在超快光电子领域，如光调制器、高速光极化传感器和弹道晶体管等方面，探索和拓展钙钛矿单晶的应用具有重要意义。

此外，通过采用飞秒激光双光子加工技术，研究团队成功制备了三个数量级荧光增强的发光图案。从多维空间(体块和微/纳米尺度)和时间(稳态和瞬态)的角度深入分析了背后的荧光增强机制，为提高体块晶体的光致发光强度提供了一种方便的自上而下的策略。该研究通过聚焦晶体学角度，对MAPbBr3的超快载流子动力学提供了深刻的理解，期望为今后钙钛矿热载流子在光电子学中的取向选择利用提供更多指导。