新加坡国立大学Kian Ping Loh课题组--分子薄的2D钙钛矿和石墨烯范德华界面的电子隧穿

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准二维钙钛矿由于其固有的稳定性，已成为一种新型的光电子学材料平台。影响器件性能的一个主要瓶颈是器件基面上的有机分子层造成的高电荷注入障碍，因此目前性能最好的器件依赖于边缘接触。在这里，我们通过利用二维Ruddlesden-Popper钙钛矿和石墨烯之间的范德华耦合和能级匹配，证明了平面接触钙钛矿和石墨烯界面在电荷注入方面比金具有更低的势垒。随着偏置的增加，电子通过栅极可调的，直接的隧穿场发射机制穿过界面，并且光诱导电荷转移发生在飞秒的时间尺度(~50 fs)。使用石墨烯接触在分子薄的Ruddlesden-Popper钙钛矿上制造的场效应晶体管，显示电子迁移率范围为0.1至0.018 cm² V^-1 s^-1，介于1.7至200 K之间。扫描隧道光谱研究揭示了少层的Ruddlesden-Popper钙钛矿上与层有关的隧穿势垒和畴尺寸。

Fig. 1 相对于石墨烯（G）和金（Au）的Ruddlesden-Popper钙钛矿（RPP）的费米能级和能带边缘的光谱分析。

Fig. 2 在G和Au基板上对厚度不同的剥落n = 4 RPP薄片进行扫描隧道显微镜（STM）和光谱（STS）。

Fig. 3 使用G或Au作为电极的2D钙钛矿FET器件（n = 4）及其光电特性。

Fig. 4 飞秒泵浦探针研究跨RPP / G异质结构的动态光载流子注入。

相关研究成果于2020年由新加坡国立大学Kian Ping Loh课题组，发表在Nature Communications(https://doi.org/10.1038/s41467-020-19331-6)上。原文：Electron tunneling at the molecularly thin 2D perovskite and graphene van der Waals interface。

转自《石墨烯杂志》公众号



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