Галогенид Перовскит – Лошадь другого окраса

Металлогалогенный перовскит стал предметом интенсивных исследований в течение последнего десятилетия из-за значительного роста его характеристик в оптоэлектронных устройствах, таких как солнечные элементы или светодиоды. Несмотря на огромный прогресс в этой области, многие фундаментальные аспекты фотофизики перовскитных материалов остаются неизвестными, например, детальное понимание физики дефектов и механизмов рекомбинации зарядов. Обычно они изучаются путем измерения фотолюминесценции – излучения света при оптическом возбуждении – материала как в стационарном, так и в переходном режимах. Хотя такие измерения повсеместно встречаются в литературе, они не охватывают весь спектр фотофизических процессов, которые происходят в перовските галогенида металла, и, таким образом, представляют лишь частичную картину динамики носителей заряда. Более того, хотя многие теории обычно применяются для объяснения этих результатов, их обоснованность и ограничения не исследовались, что вызывает опасения по поводу идей, которые они представляют.

Для решения этого непростого вопроса трио исследователей из Лундского университета (Швеция), Российской академии наук (Россия) и Технического университета Дрездена (Германия) разработали новую методологию изучения перовскита галогенида свинца. Эта методология основана на полном отображении квантовой производительности фотолюминесценции и динамики распада в двумерном (2D) пространстве как реометра, так и частоты возбуждающего светового импульса. Эти двухмерные карты не только обеспечивают полное представление оптической физики образца, но также позволяют проверить достоверность теорий путем применения единого набора уравнений и теоретических параметров ко всему набору данных. «Нанесение на карту перовскитовой пленки с помощью нашего нового метода похоже на снятие отпечатков пальцев – это дает нам много информации о каждом отдельном образце». говорит профессор Иван Шплыкин, профессор химической физики Лундского университета. «Интересно, что каждая карта по форме напоминает шею и гриву лошади, поэтому мы с любовью называем их« перовскитными лошадьми », и все они по-своему уникальны».

«Обилие информации, содержащейся в каждой двухмерной карте, позволяет нам исследовать различные возможные теории, которые могут объяснить сложное поведение носителей заряда в металлогалогенидном перовските», – добавляет доктор Павел Французов из программы «Сибирский ланч» при Российской академии наук. Фактически, исследователи обнаружили, что две самые популярные теории (так называемая «теория ABC» и теория Шокли-Рид-Холла) не могут объяснить 2D-карты по всему диапазону критериев возбуждения. Они предлагают более продвинутую теорию, которая включает дополнительные нелинейные процессы для объяснения фотофизики металлического галогенида перовскита.

Исследователи показали, что их метод имеет важное значение для разработки более эффективных перовскитных солнечных элементов. Профессор д-р Яна Вайнцофф, руководитель отдела новых электронных технологий Института прикладной физики и фотонных материалов и Центра развития электроники Дрездена (CFAED) объясняет: «Применив новую методологию к образцам перовскита с модифицированными интерфейсами, мы смогли определить его влияние на динамику носителей заряда в слое перовскита путем изменения, например, плотности и эффективности ловушек. Это позволит нам разработать процедуры межфазной модификации, которые приведут к оптимальным свойствам и более эффективным фотоэлектрическим устройствам ».

Важно отметить, что новый метод не ограничивается изучением минерала галогенида перовскита и может быть применен к любому полупроводниковому материалу. «Универсальность нашего метода и легкость, с которой мы можем применить его к новым системам материалов, очень впечатляют! Мы ожидаем много новых открытий в увлекательной фотофизике в новых полупроводниках». – добавляет профессор Шплыкин.

Работа опубликована в престижном журнале. Связи с природой.

###

Название: Подходят ли модели Шокли-Рид-Холла и ABC для свинцово-галогенидного перовскита?

Авторы: Александр Килигардис, Павел Французов, Айман Янги, Судипта Сет, Джон Ли, Кингзи Энн, Яна Вайнсова и Иван Дж.

Связи с природой 12, статья №: 3329 (2021)

DOI: 10.1038 / s41467-021-23275-w

концы с концами: https: //www.природа.С участием/Статьи /s41467-021-23275-w

Запросы средств массовой информации:

Профессор Эван Дж.

Профессор химической физики, факультет химии, Лундский университет, Швеция

Телефон. +46 46222 48 48

Почта: [email protected]

Доктор Павел Французов

Заведующий лабораторией теоретической химии

Воеводский институт химической кинетики и горения

Сибирский обед РАН

Телефон. + 7383333-2855

Почта: [email protected]

а. Доктор Яна Вайнсова

Кафедра новых электронных технологий в Институте прикладной физики и Центре развития электроники Дрездена – CFAed в Техническом университете Дрездена

Телефон. +49 351 463-42132

Почта: [email protected]

О cfaed

cfaed – исследовательская группа в Техническом университете Дрездена (TUD). Как междисциплинарный исследовательский центр перспектив электроники, он расположен в TUD в качестве центрального научного подразделения, но также объединяет девять неуниверситетских исследовательских институтов в Саксонии, а также TU Chemnitz в качестве сотрудничающих институтов. Благодаря своему видению кластер нацелен на формирование будущего электроники и запуск новых революционных приложений, таких как электроника, не требующая времени загрузки, способная создавать изображения в ТГц диапазоне или поддерживающая сложные биосенсорные технологии. Эти нововведения улучшают производительность и приложения, что было бы невозможно при сохранении нынешней технологии на основе кремниевых чипов. Для достижения своих целей CFAED сочетает тягу к знаниям в области естественных наук с инновационной силой инженерии. http: // www.Это принесет пользу.Вы Дрезден.из