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鈣鈦礦材料由于其高量子產(chǎn)率、載流子遷移率和獨(dú)特的光致發(fā)光特性而在光電材料領(lǐng)域存在諸多潛在的重要應(yīng)用。電荷輸運(yùn)是影響鈣鈦礦材料和器件性能的關(guān)鍵步驟，研究鈣鈦礦材料在納米尺度下電荷輸運(yùn)的獨(dú)特尺寸效應(yīng)對(duì)鈣鈦礦光電器件的設(shè)計(jì)和開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。然而，如何在埃尺度乃至單個(gè)晶胞層面上表征和研究鈣鈦礦材料的電荷輸運(yùn)仍存在巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

針對(duì)這一問題，洪文晶教授課題組基于機(jī)械可控裂結(jié)技術(shù)自主研發(fā)了具有皮米級(jí)位移調(diào)控靈敏度和飛安級(jí)電學(xué)測(cè)量精度的精密科學(xué)儀器，對(duì)南開大學(xué)李躍龍副教授團(tuán)隊(duì)合成的鈣鈦礦量子點(diǎn)進(jìn)行了深入表征，首次獲取鈣鈦礦量子點(diǎn)單個(gè)晶胞單元距離僅為5埃的不同連接位點(diǎn)間的電學(xué)信號(hào)差異，通過數(shù)據(jù)挖掘捕捉到電極上金原子在鈣鈦礦量子點(diǎn)晶胞表面上滑移的動(dòng)態(tài)過程，并意外地在滑移過程中同時(shí)觀察到將近一個(gè)量級(jí)的電導(dǎo)增加現(xiàn)象。通過與英國(guó)蘭卡斯特大學(xué)Colin Lambert教授合作，他們利用DFT理論計(jì)算揭示了該電導(dǎo)增加現(xiàn)象源于電荷輸運(yùn)通過鈣鈦礦晶胞中發(fā)生的量子干涉效應(yīng)，這也是首次在鈣鈦礦材料中觀測(cè)到電荷輸運(yùn)中的量子干涉效應(yīng)。這一研究工作成功將量子干涉的研究體系拓展至在光電領(lǐng)域具有重要應(yīng)用的鈣鈦礦材料領(lǐng)域，為未來制備基于量子干涉效應(yīng)的新型鈣鈦礦器件提供了一種全新的思路。

這一跨學(xué)科國(guó)際合作研究工作是在廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院洪文晶教授、英國(guó)Lancaster 大學(xué)物理系Colin J. Lambert教授以及南開大學(xué)電子信息與光電工程學(xué)院李躍龍副教授的共同指導(dǎo)下完成的?；は荡T士研究生鄭海寧、Lancaster University大學(xué)Songjun Hou博士、南開大學(xué)碩士研究生辛晨光為論文第一作者。博士后林祿春，博士研究生譚志冰、鄭玨婷，碩士研究生蔣楓、張瓏漪，本科生何文翔、李慶民等參與了論文的研究工作。劉俊揚(yáng)特任副研究員、師佳副教授和薩本棟微納米研究院楊揚(yáng)副教授也參與了部分指導(dǎo)工作。該工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題（2017YFA0204902）、國(guó)家自然科學(xué)基金（21673195、21503179、21490573）、廈門大學(xué)“人工智能分析引擎”雙一流重大專項(xiàng)等項(xiàng)目的資助，也得到了固體表面物理化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、能源材料化學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心的支持。

論文鏈接： https://www.nature.com/articles/s41467-019-13389-7