二维钙钛矿中的施主-受主离散光学发射

二维 (2D) 范德瓦耳斯纳米材料因其在纳米尺度上不同于块体状态的优异电学与光学性质，在光子学与光电子应用方面受到相当关注。目前，属于该类纳米材料的二维钙钛矿正被广泛研究用于多种光电子应用。得益于其激子性质，二维钙钛矿也是室温下工作的光子学与非线性器件的 promising 材料。然而，当使用较薄钙钛矿相时，强激子效应会降低光电流特性。在本工作中，我们给出了二维卤化铅钙钛矿中存在单一施主-受主对光学跃迁的坚实实验证据，其特征是亚 meV 线宽（$\simeq 120 \mu eV$）与长衰减时间（5–8 ns）。微光致发光证据得到详细光电子能谱测量与模型模拟的支持。苯乙基铵与甲铵阳离子的结合（后一分子仅存在于相厚 $n \geq 2$ 的二维卤化钙钛矿中）被确定为施主-受主对形成的来源，对应于铅原子的位移及其被甲铵的取代。我们对二维卤化铅钙钛矿中离散施主-受主对 (DAP) 尖锐明亮光学跃迁的开创性研究，为以 DAP 作为载流子源实现基于二维钙钛矿的新型光电子器件设计开辟了新途径，并将促进非线性量子技术中未来优异性质的发展。