依托苏州城市学院生物光子重点实验室的平台，我校光学与电子信息学院2020级光电专业本科生王学武作为第一作者，光学与电子信息学院雎胜研究员、王成琳副教授为通讯作者的科研论文 “Strain-Engineered Quasiparticle Band Structure and Electron−Hole Excitation in Hittorf’s Phosphorene for Efficient Photon-to-Electricity Conversion”在ACS系列期刊ACS Applied Nano Materials 上发表（2024年7月24日）。
该研究聚焦于一种结构独特的磷同素异形体——二维紫磷，揭示了其在应变调控下的能带结构演化规律与激子行为变化机理。近年来，二维材料因其强烈的激子效应和优异的光电响应在光电子器件和光伏领域备受关注。然而，激子束缚能过大往往会抑制光生电子-空穴对的有效分离，从而制约其在光电转换中的效率。针对这一问题，研究团队采用多体微扰理论，系统研究了双轴应变作用下二维紫磷的准粒子能带、激子性质及光学响应的演化规律。结果表明，在+1 %应变范围内，材料保持直接带隙特性，价带顶与导带底均位于X点；当应变达到+2 %时，导带底迁移至Γ点，带隙类型由直接转变为间接，并持续至+5 %的应变。此外，研究发现双轴应变不仅可以调制光学带隙（调控范围达0.33 eV），还可在非均匀应变条件下自发形成具有高效电子-空穴分离特性的类p-n结。该结构在适中的外加电场下（0.1 V/Å）表现出激子寿命延长、复合几率降低的特征，结合其对可见光波段的高吸收能力，为高效光电转换与太阳能利用提供了全新的物理路径。
本研究由雎胜研究员团队长期在低维材料光学性质与激发态调控领域的积累支撑完成，充分体现了学院在科研反哺教学、以研促学方面的育人成效。作为本科生作者，王学武同学在研究中承担了主要的计算与数据分析任务，展现了优秀的科研能力与创新潜质。该工作是学院近年来推动实验导向与科研育人融合的又一成果，体现了我校在低维光电材料与新能源领域持续增强的科研实力与学科竞争力。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsanm.4c02544
