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手性指一個物體不能與其鏡像相重合。手性現(xiàn)象在自然界中廣泛存在，是自然界的基本屬性。將具有手性特征的手性分子插入到有機-無機雜化鈣鈦礦結(jié)構(gòu)框架中，可以得到手性雜化鈣鈦礦。手性鈣鈦礦結(jié)合了鈣鈦礦材料和手性材料各自獨特性能，在3D顯示、光學信息處理、量子光學、生物探測、自旋電子等方面具有重要的應(yīng)用價值。最近，南京工業(yè)大學數(shù)理科學學院張軍然副教授基于二維手性鈣鈦礦納米片，在異質(zhì)結(jié)設(shè)計組裝、光電探測等方面取得了一系列研究進展。

進展一：基于手性鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)的光電探測器

通過范德華異質(zhì)結(jié)設(shè)計組裝，構(gòu)筑了新型的手性鈣鈦礦/黑磷堆垛結(jié)構(gòu)。通過制備光電探測器件和性能測試發(fā)現(xiàn)，與單獨黑磷相比，異質(zhì)結(jié)的電學和光電性能得到明顯提升，包括載流子遷移率、響應(yīng)率、偏振敏感性等。其中，異質(zhì)結(jié)的光響應(yīng)和光增益提高了一個數(shù)量級。這是由于光照下的鈣鈦礦為黑磷提供了大量的載流子注入，改變了其轉(zhuǎn)移、分離、輸運、復(fù)合等過程。此外，通過一個簡單的異質(zhì)結(jié)，可以集成線偏振光和圓偏振光的雙重檢測功能。該工作對基于二維鈣鈦礦材料的光電應(yīng)用具有重大意義。

以上工作以“Enhanced photodetector performance of black phosphorus by interfacing with chiral perovskite”為題發(fā)表于Nano Research期刊（影響因子8.897）。我院張軍然副教授為該論文的第一通訊作者。

文章鏈接：https://ssl1230a75e822c6f3334851117f8769a30e1c.vpn.njtech.edu.cn/10.1007/s12274-022-4378-3

圖1 基于手性鈣鈦礦的光電探測器件的優(yōu)異性能。

進展二：非手性鈣鈦礦中的圓偏振光特性

非手性鈣鈦礦具有種類豐富、高發(fā)光效率、帶隙易調(diào)諧等特點。我們通過一種簡單、普適、有效的方法在非手性鈣鈦礦中實現(xiàn)了強的圓偏振光(CPL)發(fā)射和靈敏的CPL探測功能。通過構(gòu)筑手性/非手性鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)，利用界面自旋極化載流子傳輸，使手性鈣鈦礦的CPL特性轉(zhuǎn)移到非手性鈣鈦礦。而且，非手性鈣鈦礦中的室溫CPL偏振度比手性鈣鈦礦高一個數(shù)量級。另外，通過改變非手性鈣鈦礦的化學組分、溫度、激光等條件，可以實現(xiàn)對非手性鈣鈦礦CPL特性的多維度調(diào)控。理論上，我們可以通過這種方法在任意的非手性鈣鈦礦中實現(xiàn)CPL特性。該工作對鈣鈦礦中CPL特性的應(yīng)用具有重要意義。

以上工作以“Stimulating and Manipulating Robust Circularly Polarized Photoluminescence in Achiral Hybrid Perovskites”為題發(fā)表在Nano Letters期刊。我院張軍然副教授為該論文的共同第一作者。

文章鏈接：https://ssl1230a75e822c6f3334851117f8769a30e1c.vpn.njtech.edu.cn/10.1021/acs.nanolett.2c00482

圖2 通過簡單的異質(zhì)組裝，在非手性鈣鈦礦中實現(xiàn)CPL特性。

進展三：手性鈣鈦礦結(jié)構(gòu)維度與光電特性綜述

基于手性鈣鈦礦的獨特優(yōu)勢，根據(jù)有機、無機組分的空間分布，我們以手性鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)維度為切入點，綜述了一維、二維和三維手性鈣鈦礦的晶格結(jié)構(gòu)、光學和光電特性，包括手性鈣鈦礦的圓二色性和CPL特性，以及在CPL激發(fā)下的光電流、光響應(yīng)、光電探測等性能。討論了基于二維手性鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)的光學和光電特性。最后，對手性鈣鈦礦發(fā)展過程中面臨的問題和挑戰(zhàn)進行了總結(jié)，并對未來發(fā)展方向進行展望。

以上綜述工作以“Structural dimensions and optoelectronic properties of chiral perovskites（手性鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)維度與光電特性）”為題發(fā)表在Chinese Journal of Inorganic Chemistry（無機化學學報）期刊（SCI收錄）。我院張軍然副教授為該文章的第一通訊作者。

圖3 手性鈣鈦礦的晶體結(jié)構(gòu)和優(yōu)異特性。

以上工作均與先進材料研究院王琳教授合作發(fā)表，并得到了國家自然科學基金項目和江蘇省自然科學基金項目的支持。

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