维度网讯，韩国韩巴大学（Hanbat National University）研究人员开发出一种模型，能够更系统地设计二维钙钛矿材料中的有机间隔层，从而有望加快这类材料在太阳能电池、LED等光电器件中的开发进程。

二维钙钛矿因兼具良好的光吸收和发射能力以及优于部分同类材料的稳定性，被视为下一代光基技术的候选材料。然而，其性能对结构变化高度敏感，微小的结构变动会显著影响材料的光电行为，且两者间的因果关系往往难以判断。

该研究由韩巴大学材料科学与工程系Ki-Ha Hong教授领导，团队聚焦于二维钙钛矿内部的薄有机间隔层，试图厘清这些间隔层对材料性能的具体影响。二维钙钛矿由交替堆叠的无机层和有机间隔层构成，无机层主要负责光电活动，而有机间隔层则影响这些功能层的相互作用。

研究中的一个关键概念是“激子”，即材料吸收光后形成的电子-空穴对。激子的特性直接影响材料在LED和太阳能电池中的应用表现。此前，由于改变间隔材料常会同时改变层间距和材料结构，导致难以分离间隔层自身的效应。

为分离这些效应，团队选用了一组结构高度相似的二维碘化铅钙钛矿，其主体无机结构几乎不变。研究通过改变具有相似化学端基但链长不同的有机间隔层，来调整无机层间距，同时避免材料结构大幅扭曲。随后，他们采用多种光谱技术测量材料的带隙和激子能量。

结果显示，随间隔层链长增加，准粒子带隙增大，但激子能量变化很小。这表明间隔层对材料的电学行为影响显著，而对光学吸收能量影响有限。同时，较长的间隔层还增大了激子结合能，即光吸收后电子与空穴保持连接的强度。

研究团队还测试了现有的Keldysh模型对实验结果的解释能力。该模型常用于描述超薄材料中的激子，但未能完全匹配观测结果。通过引入一个考虑有机间隔层实际厚度的新函数，模型与实验数据的吻合度得到提升。

该研究为二维钙钛矿的性能预测提供了一种更直接的分子设计路线，有助于相关企业和研究团队在材料集成至器件前进行更高效、更具针对性的开发。研究成果已于2025年12月在线发表，并刊载于《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）。