二维杂化钙钛矿中原子排列的亚埃无创成像
新加坡国立大学的科学家们已经展示了在亚埃级的二维(2D)杂化钙钛矿的有机层和底层无机晶格的非侵入性成像。在过去的几年里，全球范围内的研究兴趣激增，2DRuddlesden-Popper卤化物钙钛矿(RPP)领域的快速增长。2DRPPs是一种钙钛矿晶体，具有新颖的光与物质相互作用，并显着增强了光稳定性和化学稳定性。它们具有夹在导电无机卤化铅框架之间的绝缘有机层。
然而，有机层的绝缘性质和柔软性以及“埋藏”的无机框架使得确定空间原子排列和理解二维RPP中的相关效应成为一项挑战。仍然缺乏关于二维RPP中原子排列的微观知识：解决这一问题不仅对于基本理解和控制电荷、激子动力学和其他量子现象，而且对于它们在光伏和光电器件中的技术应用也至关重要。
由卢炯副教授领导的新加坡国立大学研究小组与新加坡国立大学化学系的KianPingLoh教授的研究小组合作，开发了一种对顶层有机层及其表面进行无创成像的方法。亚埃尺度的二维RPP中的底层无机晶格。
研究人员结合使用了扫描隧道显微镜(STM)和成像技术(图1A)。STM结果提供了无机卤化铅晶格的原子重建(图1B)，而尖端功能化的ncAFM成像能够以亚埃分辨率显示顶部有机层及其相对于底层无机晶格的排列(图1C)。发现由包含丁基铵阳离子对的有序阵列呈现的表面有机层的重建与通过氢键相互作用的无机晶格的变形密切相关。这项工作是与捷克科学院物理研究所的PavelJelínek教授共同完成的。
使用开尔文探针力显微镜(KPFM)技术，该团队还对丁基铵阳离子对的静电势变化进行了原子级成像。有趣的是，这揭示了相邻域间边界处交替的准一维(1D)电子和空穴通道。这些可能允许长距离激子扩散，以提高基于钙钛矿的光伏和光电器件的性能。
卢教授说：“我们的发现不仅为RPP中有机和无机基序的基态结构带来了开创性的纳米级见解，而且还为有效分离光激发电子-空穴对和激子传输的机制提供了新的启示。。”
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