Nat Commun：解锁过渡金属氧化物中受光学跃迁性质控制的超快热孔传输

Nanoyu

2025-11-16

极化子传输框架内过渡金属氧化物本质上较低的载流子迁移率从根本上限制了其光电性能。尽管光学跃迁深刻影响氧化物系统中载流子的生成和传输动力学，但其基本机制仍然难以捉摸。

在这里，北京理工大学Tong Zhu证明光学跃迁的性质决定性地调节代表性氧化物 Co3O4 和 α-Fe2O3 中的热空穴传输。

文章要点

1）将超快光学纳米显微镜与太赫兹光谱相结合，研究人员确定了两种不同的状态：几皮秒内能量空穴的快速带状传输（~100 cm2 s-1）和此后较慢的极化子主导的跳跃传输（~10-3 cm2 s-1）。

2）氧化物成分和跃迁路径在调整亚皮秒热载流子动力学方面发挥着关键作用。在 Co3O4 中，1.55 eV 的金属到金属激发产生 290 cm2 s-1 的超高扩散常数，是高能配体到金属跃迁 (2.58 eV) 产生的七倍。

这些发现强调了瞬态热载流子动力学的关键作用，并表明激发态的光学控制是优化基于氧化物的光电和光催化系统中能量管理的有前途的途径。

参考文献

Li, K., Wang, Y., Jiang, L. et al. Unlocking ultrafast hot hole transport in transition metal oxides governed by the nature of optical transitions. Nat Commun 16, 10024 (2025).

DOI：10.1038/s41467-025-66193-x

https://doi.org/10.1038/s41467-025-66193-x