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    科技動態
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    2022-07-28 作者:化學化工學院 來源:科學技術處

    光電界面載流子演化的時空分辨測量

    光電界面攜能載流子時空演化能源、催化傳感等領域緊密相關,近年來物理、化學材料等領域的研究熱點之一載流子遷移、分布和弛豫影響材料功能的關鍵之所在因此利用高時空分辨成像技術觀測載流子時空演化對于新型材料基礎研究應用具有重大意義。然而,極微弱載流子信號測量是學界公認的難題總體而言,國內外尚無成熟的儀器裝置能有效實現瞬態信號放大直接"看見"少量載流子仍是巨大的挑戰。

    近日南京大學化學化工學院生命分析化學國家重點實驗室康斌/徐靜娟團隊結合飛秒泵浦-探測技術和干涉散射顯微,研制國際上首臺飛秒干涉散射顯微鏡(Femto-iSCAT),并成功獲得發明專利授權專利號:202110510123.X。該儀器作為一個通用測量平臺,實現了超靈敏、高通量觀測各種材料中的載流子遷移、分布和弛豫動力學。通過干涉放大效應和空間光場調制,瞬態圖像對比度相比于傳統方法提升2個數量級以上探測極微載流子信號從而有利于揭示超導材料、二維材料光電材料中的稀奇科學現象

    圖1. 飛秒干涉散射成像原理

    隨后作者展示了Femto-iSCAT系列極具挑戰應用場景包括常用光電器件如金屬薄膜、硅基半導體鈣鈦礦太陽能電池中的界面載流子/熱擴散遷移,單個等離激元微納顆粒中的不均勻熱電子分布和弛豫,以及二維材料中的載流子/激子邊緣態的獨特動力學。Femto-iSCAT相比于傳統瞬態顯微鏡,極大拓展了材料適用范圍,極高靈敏度和檢測通量實現了載流子時空演化的多功能成像助力界面能量和載流子轉移等超快過程的研究

    工作以"Decrypting Material Performance by Wide-field Femtosecond Interferometric Imaging of Energy Carrier Evolution"為題于2022年7月22日發表在Journal of the American Chemical Society(美國化學會志)。博士生呂品田為該論文第一作者,康斌副教授和徐靜娟教授為論文通訊作者,陳洪淵院士對該工作的研究思想做出了重要指導。該工作得到了國家自然科學基金、南京大學卓越研究計劃南京大學生命分析化學國家重點實驗室自主研究課題資助。

    文章鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c05735

    DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.2c05735

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