量子限域与介电调控协同作用实现准二维RP钙钛矿光电探测器超高增益

来自国内的研究人员通过快速液面结晶技术合成高质量准二维Ruddlesden-Popper（quasi-2D RP）钙钛矿单晶BA2(MA)n?1PbnI3n+1，利用太赫兹时域光谱证实其载流子迁移率接近Mott-Ioffe-Regel理论极限。通过范德华接触构建的界面完整光电探测器有效缓解介电限域效应，实现108超高光电导增益，为有机-无机量子阱体系的本征光电响应优化提供新思路。

　　

准二维Ruddlesden-Popper（quasi-2D RP）钙钛矿凭借可调的量子阱结构和独特的介电环境，在光电器件载流子动力学调控方面展现出巨大潜力。研究团队创新性地采用快速液面结晶法，成功制备出BA₂(MA)_n?1Pb_nI_3n+1（n=1-3）系列高质量单晶薄片。太赫兹时域光谱检测显示，这些晶体的载流子迁移率已逼近Mott-Ioffe-Regel准则预测的理论极限值。

通过精妙的范德华接触技术构建的界面完整型光电探测器，有效缓解了传统制备过程中的介电限域效应（dielectric confinement effect）。这种独特的结构设计带来三重优势：载流子迁移率显著提升、噪声电流被有效抑制、激子寿命大幅延长，最终使迁移率-寿命乘积达到惊人水平。实验数据表明，该器件的光电导增益突破10⁸量级，创造了该类材料的新纪录。

这项研究揭示了量子限域（quantum confinement）与介电调制（dielectric modulation）在有机-无机量子阱体系中的协同作用机制，为开发高性能光电器件提供了全新的材料设计范式。就像给电子修建了一条"量子高速公路"，既保持了量子阱的尺寸效应，又通过介电环境优化确保了载流子的高速传输，这种"鱼与熊掌兼得"的策略为下一代光电材料开发指明了方向。