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作為典型的鈣鈦礦型晶體，多面體鈦酸鍶(SrTiO 3)在最近的研究中表現(xiàn)出各向異性的電荷傳輸行為，但其載流子的傳輸和躍遷還沒有得到合理的解釋。基于此，中科院過程工程研究所段東平和中科院理化技術(shù)研究所吳驪珠等通過水熱合成了暴露(100)，(110)和(111)晶面的菱形立方八面體SrTiO₃微/納米顆粒(Sr_1-xTiO_3-x/TiO_2-x)，其直徑為300-700 nm，并總結(jié)了由雙空位和晶面效應(yīng)引起的自陷激子(STEs)的解離機(jī)制。

?過程所/理化所Small：首次報(bào)道！SrTiO3中Sr-O雙空位和暴露晶面協(xié)同加速激子形成和分裂

Sr_1-xTiO_3-x/TiO_2-x顆粒的暴露晶面和晶格缺陷(包括Sr-O空位)構(gòu)成了S型混合同質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié)，這能夠同時(shí)產(chǎn)生分離的自由載流子和激子。根據(jù)核磁共振、XPS、DFT計(jì)算等對(duì)Sr_1-xTiO_3-x/TiO_2-x獨(dú)特結(jié)構(gòu)的成因分析，證實(shí)了Sr-O空位的存在。這種現(xiàn)象可能是多面體SrTiO₃單晶的固有特性，廣泛存在于水熱法制備的各種不同晶面的鈣鈦礦晶體微米納米級(jí)顆粒中。

結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以預(yù)測(cè)Sr_1-xTiO_3-x/TiO_2-x中激子的整個(gè)變化過程：

1.首先，電子被激發(fā)，在缺陷晶格TiO_2-x和SrTiO₃中形成帶空穴的自由載流子；

2. 由于S異質(zhì)結(jié)效應(yīng)，STEs的形成發(fā)生在兩個(gè)晶格之間的Sr和O空位中；

3.有效的激子擴(kuò)散從體向表面發(fā)生；

4.由于空位捕獲激子，激子的E_b隨著半徑的減小而增加，E_b高于3.0 meV的激子快速?gòu)?fù)合；

5.大多數(shù)E_b低于3.0 meV的激子開始下降；

6.由于沿不同晶面的各向異性擴(kuò)散效應(yīng)，也可以看作是S-同質(zhì)結(jié)效應(yīng)，殘余激子(E_b<3 meV)繼續(xù)擴(kuò)散到Sr_1-xTiO_3-x/TiO_2-x表面，其中一些轉(zhuǎn)化為自由載流子。

該工作為光致載流子轉(zhuǎn)換過程提供了新的見解，為SrTiO₃的設(shè)計(jì)提供了新的方向。更重要的是，菱形立方八面體Sr_1-xTiO_3-x/TiO_2-x的高效Co²⁺光氧化能力也證明了特殊Sr-O空位的存在，在低能耗條件下對(duì)含Co廢水的處理有顯著改善。

Synergistic Effect of Sr-O Divacancy and Exposing Facets in SrTiO₃ Micro/Nano Particle: Accelerating Exciton Formation and Splitting, Highly Efficient Co²⁺ Photooxidation. Small, 2022. DOI: 10.1002/smll.202202659

原創(chuàng)文章，作者：華算老司機(jī)，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2022/09/22/e5753a950b/

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