重大飛躍：終于解決光伏材料的長期爭論，發(fā)現拉什巴效應的證據！

科學家們推測，有機金屬鹵化物鈣鈦礦由于一種名為拉什巴效應的未知機制，在太陽能電池和量子電子領域的應用中，是一種捕光“神奇”材料，是如此的有前景。美國能源部艾姆斯實驗室的科學家，現在已經在實驗上證明了這種效應在塊狀鈣鈦礦中的存在，他們使用短微波光脈沖來產生并記錄這些材料中原子和電子量子耦合運動的節(jié)奏，就像音樂一樣。

大約十年前，有機金屬鹵化物鈣鈦礦首次被引入太陽能電池。從那時起，它們被廣泛研究用于采光、光子學和電子傳輸設備，因為它們提供了非常受歡迎的光學和介電性能。它們結合了傳統(tǒng)無機光伏器件的高能量轉換性能，以及有機版本的廉價材料成本和制造方法。到目前為止，研究假設這種材料的非凡電、磁和光學性能與拉什巴效應有關，拉什巴效應是一種控制磁、電子結構和電荷載流子壽命的機制。

圖示：利用以太赫茲光脈沖來開啟或同步物質樣本中的量子運動的“節(jié)拍”，以及第二束光來“監(jiān)聽”節(jié)拍，從而觸發(fā)超高速接收器記錄物質振蕩狀態(tài)的圖像。

但是，盡管現在進行了激烈的研究和辯論，但用于最有效的鈣鈦礦太陽能電池的塊狀有機金屬鹵化物鈣鈦礦中的拉什巴效應的確鑿證據仍然非常難以捉摸。艾姆斯實驗室的科學家們發(fā)現，有證據表明：通過使用太赫茲光（以每秒數萬億周期速度發(fā)出的極強光），可以開啟或同步物質樣本中的量子運動“節(jié)拍”；以及第二次爆發(fā)的光可以“監(jiān)聽”節(jié)拍，從而觸發(fā)超高速接收器記錄物質振蕩狀態(tài)的圖像。

這種方法克服了傳統(tǒng)探測方法的局限性，傳統(tǒng)探測方法沒有分辨率或靈敏度來捕捉隱藏在材料原子結構中拉什巴效應的證據。艾姆斯實驗室資深科學家、愛荷華州立大學物理學教授王繼剛（音譯）說：研究發(fā)現解決了關于拉什巴效應是否存在的爭論，它們確實存在于塊狀金屬鹵化物鈣鈦礦材料中。控制原子和電子的量子運動來設計Rashba分裂帶，實現了重大飛躍，其研究成果發(fā)表在《物理評論快報》期刊上。

從根本上發(fā)現了被隨機局部波動所隱藏的效應，并為基于鈣鈦礦材料量子控制的自旋電子和光伏應用打開了令人興奮的機會。金屬鹵化物鈣鈦礦CH3NH3PbI3中聲子相干對激子Rashba精細結構的超快控制，王繼剛和所在艾姆斯實驗室和愛荷華州立大學物理和天文學系的合作者負責太赫茲量子拍頻光譜、模型建立和密度泛函理論模擬，高質量的鈣鈦礦材料由托萊多大學提供，聲子譜模擬是在中國科技大學進行。

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博科園｜研究/來自：埃姆斯實驗室

參考期刊《物理評論快報》

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