温度调控下MoSi2 N4 /CrS2 异质结界面光生载流子动力学机制研究

　　针对二维vdW异质结中光生载流子分离效率与温度效应的科学问题，研究人员通过非绝热分子动力学（NAMD）模拟揭示了MoSi2 N4 /CrS2 界面电子-空穴传输规律：低温（100 K）可显著延长载流子寿命至11.7 ns并优化空穴传输效率，为光电器件设计提供理论依据。

　　

论文解读
在能源危机与环境污染的双重压力下，太阳能转换技术成为研究热点。二维材料因其独特的电子结构和可调控性备受关注，其中MoSi₂
N₄
虽具有高载流子迁移率（1200 cm²
V^?1
s^?1
），但其光吸收效率低制约了应用。构建范德华（vdW）异质结是突破这一瓶颈的有效策略，但温度如何影响界面载流子动力学尚不明确。河南师范大学的研究团队通过非绝热分子动力学（NAMD）模拟，首次系统揭示了MoSi₂
N₄
/CrS₂
异质结在100-500 K温度区间的载流子行为，相关成果发表于《Applied Surface Science》。

关键技术方法
研究采用维也纳第一性原理计算软件包（VASP）进行结构优化与电子性质计算，结合非绝热耦合（NAC）理论和Fewest Switches表面跳跃算法模拟载流子动力学。通过构建六种堆叠构型验证稳定性，并分析导带最小值（CBM）与价带最大值（VBM）的能带排列。

研究结果

1. 稳定性与电子性质：MoSi₂
   N₄
   /CrS₂
   呈现II型能带排列（间接带隙1.52 eV），可见光吸收优于单组分材料。
2. 温度依赖的电子传输：升温（100→500 K）使电子转移时间从145.1 fs缩短至37.4 fs，源于CBM附近非绝热耦合增强。
3. 空穴传输优化机制：100 K时空穴转移效率最高，且电子-空穴复合寿命延长至11.7 ns，归因于VBM-CBM耦合减弱和退相位时间缩短。

结论与意义
该研究证明低温（100 K）可协同提升MoSi₂
N₄
/CrS₂
异质结的载流子分离效率与寿命，为设计高效光电器件提供了温度调控新思路。通过量化非绝热耦合与退相位时间的竞争效应，填补了温度影响异质结动力学机制的认知空白，对开发新型太阳能转换材料具有重要指导意义。