近日，南京理工大学陈恺副教授在反铁磁介电绝缘体研究取得进展，研究成果以 “Nonlinear quasipolaron photocurrent in antiferromagnetic dielectric insulators”为题发表在《Physical Review Applied》上（文章链接：https://doi.org/10.1103/vf2b-kdtj）。南京理工大学为第一单位，博士研究生朱竞祎为第一作者，陈恺副教授和厦门大学郭伟杰教授为共同通讯作者，参与者还有电光学院随修宝教授和材料学院袁国亮教授。
图1.实验估计了自旋轨道耦合和电声耦合分别为6.5和1.23毫电子伏。
团队针对CaxCu4−xTi4O12（x=3、2和1）双钙钛矿系列材料开展系统光电性能研究。研究通过模拟计算分析了体材料中电子结构的表面能隙、体能隙和电极-材料界面能隙，并探究了自旋-轨道耦合强度对有效质量的影响。研究结果发现，边缘态表面准极化子是该系列双钙钛矿材料非线性光电流的主要载流子。测试表明，材料光电流为电压的二次函数，研究分别在体模式与表面模式下完成测试，实验采用385nm、405nm、450nm、660nm可见光光源，测试温度覆盖150K、180K、210K、240K、270K、300K。
研究进一步探讨了电极效应下电子-声子耦合、自旋-轨道耦合、有效质量、平带及准极化子尺寸的变化规律，并重点在表面模式下完成自旋-轨道耦合与电子-声子耦合的估算分析。模拟计算与实验结果相互印证，表明该双钙钛矿陶瓷反铁磁性介电绝缘体材料，具备广谱、宽温域光电响应特性，是新型光电探测器的潜在候选材料。
该研究得到了南京理工大学学科稳定支持项目、福建省自然科学基金、厦门市科技计划项目的资助。
来源：南京理工大学
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