海德堡大學物理化學研究所的Felix Deschler教授和博士研究小組生產了一種半導體，該半導體可以有效地產生光，同時還能賦予光旋轉。研究人員表示，手性鈣鈦礦材料具有巨大的技術潛力，可用于光電子、電信和信息處理領域。

產生明亮的圓偏振光長期以來一直是材料科學的目標。人們認為，同時實現獨特的手性（光在給定方向上的旋轉）和高光致發光量子效率（PLQE）是極其困難的。PLQE值反映了材料的發光能力。無機半導體可以產生高水平的亮度，但通常具有較低的光偏振度。相比之下，有機分子半導體確實具有高偏振性，但其亮度通常受到黑暗條件造成的損失的限制。迄今為止，還缺乏一種真正將無機半導體的高發光量子效率和有機分子系統的強手性結合起來的材料。

為了同時獲得所需的亮度和高偏振度，海德堡研究團隊開發了一種具有層狀結構的混合金屬鹵化物鈣鈦礦半導體。作為混合成分，科學家們將定制的手性有機分子集成到鈣鈦礦結構中。使用芳香環中具有適當位置的鹵素原子的芳香小分子，形成了獨特的手性鈣鈦礦，其結構標識為R／S－3BrMBA2PbI4。海德堡大學博士生劉尚普表示，如此顯著地改變結構但仍保持良好材料性能的能力強調了鈣鈦礦材料容忍晶體結構變形的能力。

手性 3BrMBA2PbI4 鈣鈦礦由于其嚴重變形的晶體結構，即使在室溫下也比其他材料具有更高程度的圓偏振發光。研究人員利用先進的超快激光光譜研究，能夠破譯這種獨特光產生的機制。發現的偏振和亮度值超過了以前使用的手性半導體的已知值。

此外，研究人員還能夠證明這些新材料對于依賴圓偏振光的用途非常有前景。他們使用這些組件創建了光探測器，可以跟蹤和區分入射光的手性。除了在光探測器上的應用，研究小組還創造了發光二極管，其通過電力來產生光。

這項研究是 Deschler 教授的 ERC 起始資助項目的一部分，題為“扭曲鈣鈦礦——高發光金屬鹵化物鈣鈦礦中自旋和手性的控制”，其研究結果發表在《科學進展》雜志上。

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