CsPbBr3_MoS2异质结的超快电荷转移研究.pdf

摘要

二维过渡金属硫化物由于极佳的延展性和独特的光子特性，已被广泛研究并应用于

下一代光电器件，但微弱的光吸收和短激发态寿命严重限制其走向实际应用。因此许多

研究者们选择在过渡金属硫化物上覆盖一层光吸收性能良好的材料制成异质结。而金属

卤化物钙钛矿作为一种光吸收系数高、载流子扩散长度长的新型材料，是作为光吸收材

料的最佳选择。但是金属卤化物钙钛矿/过渡金属硫化物异质结中的物理机制尚未研究

透彻，在本工作中，我们选择零维、二维CsPbBr3和MoS2制成异质结，并使用飞秒时

间分辨瞬态吸收光谱等手段，研究异质结中电荷转移机制。本论文主要工作分为以下两

部分：

第一部分通过透射电子显微镜、拉曼光谱、稳态吸收光谱测试等手段对样品进行表

征。光致发光光谱中荧光峰的双猝灭，判断CsPbBr3/MoS2异质结具有Ⅱ型能带排列。首

先选择660nm共振激发MoS2的A激子，通过分析瞬态吸收光谱，得到空穴转移时间

为3.94ps。其次，在共振激发CsPbBr激子时，得到电子的超快转移时间为0.2ps。最

3

后，我们通过分析发现在异质结中形成了界面激子，由于界面激子的形成，使得异质结

的寿命比单独的层内激子更长。这些结果指导并推动了基于CsPbBr/MoS异质结中电

32

荷转移的物理机制研究。

在第二部分中，通过稳态吸收光谱测试，确定了不同层数CsPbBr3纳米片的激子吸

收峰位置，发现随着纳米片层数的增加激子吸收峰逐渐红移。在考虑MoS2的激子吸收

峰的基础上，我们选择了6层CsPbBr3纳米片与其形成异质结。光致发光光谱的荧光峰

双猝灭现象表明异质结具有Ⅱ型能带排列。根据时间分辨光致发光光谱，我们发现异质

结中CsPbBr3处的荧光寿命变短，由此判断发生了电子转移。通过飞秒时间分辨瞬态吸

收光谱对二维CsPbBr/MoS异质结进行测试，发现异质结中1.85ps和300fs的超快空

32

穴、电子转移。二维CsPbBr/MoS异质结中的电荷转移研究对于发展过渡金属硫化物

32

和钙钛矿材料的高性能光电材料有着指导意义。

关键词：超快动力学，异质结，电荷转移

ABSTRACT

Duetotheirexcellentductilityanduniquephotonicproperties,two-dimensionaltransitionmetal

sulfideshavebeenwidelystudiedandappliedinthenextgenerationofoptoelectronicdevices,buttheirweak

lightabsorptionandshortexcitedstatelifetimeseriouslylimittheirpracticalapplication.Therefore,many

researcherschoosetocovertransitionmetalsulfideswithalayeroflight-absorbingmaterialtomake

heterojunction.Asanewmaterialwithhighlightabsorptioncoefficientandlongcarrierdiffusionlength,

metalhalideperovskiteisthebestchoiceforlightabsorptionmaterial.However,thephysicalmechanismof

metalhalideperovskite/transition