穿越带边缘：揭示二维共轭配位聚合物中高迁移率热载流子
材料科学
2025-01-16 v1 软凝聚态物质
摘要
热载流子继承了来自高能光子的动能，支撑着大量涉及非平衡传输过程的光子电子学应用。当前对热载流子的研究主要聚焦于无机材料，对有机基系统关注不足，原因在于其极快的能量 Relaxation和效率低的电荷传输。我们通过实验证明，在可 solution 处理且晶体度极高的二维共轭配位聚合物（2D c-CP）Cu3BHT（BHT=苯基六硫醇）薄膜中，热载流子表现出极高的迁移率。我们运用一套紫外瞬态光谱和成像技术，揭示了Cu3BHT薄膜在非平衡光激发后在时、空、频三个域域中的微观电荷传输图景，发现两种明显的高迁移率传输 regime。 在非平衡传输 regime中，热载流子实现约2000 cm2 V-1 s-1的超高迁移率，在皮秒尺度内跨越300 nm的晶粒边界。 在准平衡传输 regime中，自由载流子表现出Drude型带状传输，迁移率高达约400 cm2 V-1 s-1，内在扩散长度超过1微米。这一发现确立了2D c-CPs作为探索高迁移率非平衡传输的多功能平台，为有机基热载流子应用开辟了新机遇。
引用
@article{arxiv.2501.08742,
title = {Beyond the band edge: Unveiling high-mobility hot carriers in a two-dimensional conjugated coordination polymer},
author = {Shuai Fu and Xing Huang and Guoquan Gao and Petko St. Petkov and Wenpei Gao and Jianjun Zhang and Lei Gao and Heng Zhang and Min Liu and Mike Hambsch and Wenjie Zhang and Jiaxu Zhang and Keming Li and Ute Kaiser and Stuart S. P. Parkin and Stefan C. B. Mannsfeld and Tong Zhu and Hai I. Wang and Zhiyong Wang and Renhao Dong and Xinliang Feng and Mischa Bonn},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.08742},
year = {2025}
}
备注
27 pages, 4 figures