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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的獨特尺寸效應(yīng)對鈣鈦礦光電器件的設(shè)計和開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。然而，如何在埃尺度乃至單個晶胞層面上表征和研究鈣鈦礦材料的電荷輸運仍存在巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

針對這一問題，洪文晶教授課題組基于機械可控裂結(jié)技術(shù)自主研發(fā)了具有皮米級位移調(diào)控靈敏度和飛安級電學(xué)測量精度的精密科學(xué)儀器，對南開大學(xué)李躍龍副教授團(tuán)隊合成的鈣鈦礦量子點進(jìn)行了深入表征，首次獲取鈣鈦礦量子點單個晶胞單元距離僅為5埃的不同連接位點間的電學(xué)信號差異，通過數(shù)據(jù)挖掘捕捉到電極上金原子在鈣鈦礦量子點晶胞表面上滑移的動態(tài)過程，并意外地在滑移過程中同時觀察到將近一個量級的電導(dǎo)增加現(xiàn)象。通過與英國蘭卡斯特大學(xué)Colin Lambert教授合作，他們利用DFT理論計算揭示了該電導(dǎo)增加現(xiàn)象源于電荷輸運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到電荷輸運中的量子干涉效應(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。劉俊揚特任副研究員、師佳副教授和薩本棟微納米研究院楊揚副教授也參與了部分指導(dǎo)工作。該工作得到國家重點研發(fā)計劃課題（2017YFA0204902）、國家自然科學(xué)基金（21673195、21503179、21490573）、廈門大學(xué)“人工智能分析引擎”雙一流重大專項等項目的資助，也得到了固體表面物理化學(xué)國家重點實驗室、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