新技術可在原子水平上調控鈣鈦礦材料結構

新華社北京10月15日電　美國研究人員開發出一項新的材料工程技術，可在原子水平上調控層狀雜化鈣鈦礦(LHP)的結構，使其能更高效地將電荷轉化爲光，有助於開發下一代發光二極管和激光裝置等。相關論文發表在美國學術期刊《材料》上。

鈣鈦礦是一類有着特殊晶體結構的鈣鈦氧化物，被廣泛應用於光電領域。在這些材料中，薄薄的鈣鈦礦層由有機物層隔開，形成LHP。雖然這種材料的應用前景廣闊，但長期以來，如何精確控制其結構以提升性能始終是研究中的難題。

來自北卡羅來納州立大學的研究人員發現，要提升LHP的性能，關鍵是掌握材料製備時溶液表面形成的鈣鈦礦納米薄層。這些薄層的厚度能夠決定最終LHP材料每層的厚度。如果起始薄層的厚度是2個原子，最終形成的每層LHP材料的厚度也會是2個原子；隨着薄層厚度的增加，LHP材料的厚度也相應增加。

這些極薄的LHP層被稱爲量子阱，其特性在量子效應下尤爲顯著。較薄的量子阱具有較高的能量，而能量自然會從這些高能的量子阱向低能的流動。通過逐步增加材料層的厚度來形成一個理想的能量級連，能更有效地傳遞能量。例如，能量從2個原子厚的層開始流動，經過3個和4個原子厚的層，最後到達5個原子厚的層，這種方式比直接跳到5個原子厚的層更有效率。

在認識到納米薄層的關鍵作用後，研究團隊通過在材料製備過程中添加特定的反溶劑，成功控制了LHP材料內部量子阱的尺寸和方向，形成理想的能量級連。他們還發現，這種技術不僅對LHP有效，還可以用來改良其他類型的鈣鈦礦材料，這對開發更高效的太陽能發電設備具有重要的推動意義。

通過這項研究，科學家們爲改善發光技術提供了一條新的路徑，有助研發更高效、更節能的發光二極管和激光設備。（完）