在半导体异质结构中，重新配置带边状态并以连续方式调制它们与电荷载流子的相互作用一直是长期存在的挑战。近日，由美国高压科学与技术高级研究中心(HPSTAR)吕旭杰博士和普渡大学窦乐天教授领导的国际研究团队选择了有机半导体结合的二维卤化物钙钛矿作为模型系统，发现晶格压缩引起能带对齐切换和电荷重新分布，从而实现了这些二维混合半导体异质结构的可控发射特性。

探索二维卤化物钙钛矿的压力门控带边状态

该工作已发表在最新一期的《科学进展》上。

二维(2D)半导体异质结构是许多电子和光电器件的关键组成部分。“关于界面带态对载流子动力学和光电特性的影响仍然存在基本问题，这受到合适材料系统的稀缺性以及通过常规方法连续调整前沿电子结构的难度的限制，”博士说。鲁。“为此，我们提出并实现了通过机械而不是化学或热调节来控制带边状态和电荷分布。”

通过使用外部压力连续调节有机半导体结合的二维卤化物钙钛矿的有机和无机结构单元的能级，研究人员证明了微调二维半导体异质结构的带边状态和电荷分布的可能性，这以前是达不到的。

“由于带边载流子的热激活转移和改组，有机-无机界面处的带对齐转变在室温下本质上不能很好地解决，”SonghaoGuo博士解释说。HPSTAR的学生。“因此，我们引入了一个两级热平衡模型来描述钙钛矿层和有机配体中的电荷分布，并且可以通过拟合原位温度相关的PL光谱来准确确定能级差。”

研究人员还提出了一种“压力门控”策略，可以控制单一材料内的多种发射状态。

对于这些二维卤化物钙钛矿和vdWs半导体表现出不同的构建单元压力响应，压力处理不仅提供了一种有效且干净的方式来调制它们的晶格，而且还为实现具有可设计带边状态和带的可配置电子特性提供了新的机会对齐。

人们相信，这项工作中提出的原理可以作为许多其他功能性半导体异质结构的设计、生产和微调的蓝图，以通过操纵带边状态和界面电荷分布来实现高性能。