阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学Light Sci Appl ：二维钙钛矿中光生表面载流子传输的实空间成像

层状二维（2D）钙钛矿中，无机钙钛矿层被阳离子间隔层夹在中间，形成了量子阱（QW）结构，表现出较大的激子结合能，阻碍了激子有效解离为自由载流子。这导致了较差的载流子传输性能和低效的光转换器件。由于实时观测的困难，特别是关于表面态的物理机制，直接理解这些现象仍然极具挑战。

本文沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）Omar F. Mohammed等人利用四维扫描超快电子显微镜（4D-SUEM），一种高度敏感的、能够映射表面载流子扩散的技术，直接可视化了不同无机钙钛矿层厚度（n = 1, 2, 3）的二维钙钛矿表面光生载流子的时空传输行为。结果表明，n = 1、2、3的样品表面光生载流子扩散速率分别为~30 cm²/s、~180 cm²/s和~470 cm²/s，比体相扩散速率高出20倍以上。这是由于表面载流子传输通道的分布比体相更广，密度泛函理论（DFT）计算也支持了这一结论。

本研究首次直接关联了表面与体相载流子扩散行为的差异、激子结合能以及二维钙钛矿层数之间的关系，为通过界面工程提升二维钙钛矿基光电器件性能提供了宝贵的见解。

文章亮点总结

1. 首次实现二维钙钛矿表面载流子传输的实空间成像：通过4D-SUEM技术，直接可视化了二维钙钛矿表面光生载流子的时空传输行为，揭示了表面载流子扩散速率显著高于体相的现象。

2. 表面载流子扩散速率显著高于体相：研究发现，n = 1、2、3的二维钙钛矿表面载流子扩散速率分别为~30 cm²/s、~180 cm²/s和~470 cm²/s，比体相扩散速率高出20倍以上，表明表面载流子传输通道的分布更广。

3. 界面工程提升器件性能的潜力：通过DFT计算，揭示了表面载流子传输通道的分布与层数的关系，为通过界面工程优化二维钙钛矿基光电器件的性能提供了理论依据。

Wang, L., Wu, W., Yang, J. et al. Real-space imaging of photo-generated surface carrier transport in 2D perovskites. Light Sci Appl 14, 124 (2025).

https://doi.org/10.1038/s41377-025-01758-5

学术交流QQ群

知光谷光伏器件学术QQ群：641345719

钙钛矿产教融合交流@知光谷（微信群）：需添加编辑微信

为加强科研合作，我们为海内外科研人员专门开通了钙钛矿科创合作专业科研交流微信群。加微信群方式：添加编辑微信pvalley2024、pvalley2019，备注：姓名-单位-研究方向（无备注请恕不通过），由编辑审核后邀请入群。