Mudanças de transmissão de THz transitórias representativas, ΔT / T, de HA2PbI4 (n =6) para diferentes fluências de excitação (λpump =400 nm). Os símbolos representam dados experimentais enquanto as linhas sólidas se ajustam aos dados usando a função biexponencial. b Mobilidade efetiva do portador de carga ao longo do plano do filme (φμi) determinada por OPTPS com a fluência da bomba de 25,6 μJ cm − 2. c Mobilidade do portador de carga fora do plano (μo) determinada pela análise de Mott-Gurney das curvas de dados I-V. A inserção mostra uma imagem dos dispositivos / filmes. d Esquema das curvas de energia potencial adiabática do estado fundamental (G), estado de excitação livre (FE), estado de portadora livre (FC), e vários estados excitados auto-aprisionados (STEs). A linha tracejada vertical mostra possíveis processos de decaimento não radiativo de FE e STEs. De:Desordem conformacional de cátions orgânicos ajusta a mobilidade do portador de carga em perovskitas orgânico-inorgânicas bidimensionais
As perovskitas híbridas orgânico-inorgânicas (OIHPs) têm múltiplas aplicações em células solares, díodos emissores de iluminação (LEDs), transistores de efeito de campo (FETs) e fotodetectores. Entre os parâmetros que valorizam a eficiência de conversão de energia (PCE) de dispositivos baseados em materiais perovskita, a mobilidade das transportadoras, sem dúvida, captura um alto peso.
Embora os pesquisadores tenham feito um grande progresso com a introdução de novos componentes na estrutura para controlar a mobilidade das transportadoras, o entendimento no nível do átomo sobre como o componente afeta o desempenho ainda é desconhecido.
Para resolver o problema, a equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Luo Yi e Prof. Ye Shuji da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) sintetizou uma série de filmes 2-D OHIPs com grandes cátions orgânicos espaçadores.
Por uma sequência de medições, incluindo espectroscopia vibracional de geração de frequência de soma (SFG-VS), espectroscopia de sonda terahertz com bomba óptica (OPTPS), medições de tensão de corrente (I-V), espectroscopia PL dependente da temperatura e medições de difração de raios-X (XRD), os pesquisadores descobriram a correlação entre a conformação dos cátions orgânicos, a mobilidade da portadora de carga e a emissão de banda larga.
A mobilidade e a emissão de banda larga mostraram forte dependência da ordem conformacional molecular dos cátions orgânicos. O defeito gauche e a distorção da cadeia local de cátions orgânicos são a origem estrutural da redução da mobilidade no plano e da ampla emissão em filmes 2-D OIHP. A distância intercamada e a ordem conformacional dos cátions orgânicos co-regulam a mobilidade fora do plano.
O resultado foi publicado em Nature Communications em 30 de outubro.
Este trabalho fornece uma compreensão física do importante papel da conformação de cátions orgânicos na otimização das propriedades optoeletrônicas de OIHPs 2-D, revelando a relação estrutura-propriedade na pesquisa perovskita no nível molecular.
