Transporte e dinâmica de grandes polarons fotoinduzidos em perovskita de haleto de chumbo híbrido orgânico-inorgânico
O portador de carga fotoexcitado é “vestido” pela distorção da rede local, que é revelada por medições de condutividade ultrarrápidas usando transientes de terahertz. Crédito:Zuanming Jin et al.
As perovskitas de haletos metálicos híbridos orgânicos-inorgânicos (MHPs) têm atraído enorme atenção para aplicações optoeletrônicas. Por exemplo, células solares econômicas, iluminação de estado sólido, memristores e interruptores de rotação ultrarrápidos em spintrônica foram recentemente projetados usando MHPs. Apesar da promessa do material, muitas dúvidas permanecem sobre a natureza e mobilidade dos portadores de carga em MHPs, que requerem maior compreensão.
Pesquisadores da Universidade de Xangai para Ciência e Tecnologia, em colaboração com o instituto de bioenergia e tecnologia de bioprocessos de Qingdao, a Universidade de Xangai, o Instituto de Física Técnica de Xangai, a Universidade Jiao Tong de Xangai e a Universidade Estadual Lomonosov de Moscou, agora relatam transporte e dinâmica de grandes polarons fotoinduzidos em perovskita de haleto de chumbo híbrido orgânico-inorgânico com sondas terahertz.
Os pesquisadores identificam experimentalmente o acoplamento fotoportador-fônon óptico em CH
3 NH
3 PbI
3 (MAPbI
3 ) grãos policristalinos, usando espectroscopia de bomba óptica e sonda terahertz-eletromagnética. O portador de carga fotoinduzido, juntamente com a distorção da rede circundante sobre várias constantes da rede, forma uma quase-partícula – um polaron. Usando o modelo Drude-Smith-Lorentz juntamente com o acoplamento elétron-fônon do tipo Frӧhlich, os pesquisadores determinam a massa efetiva e os parâmetros de dispersão de portadores polarônicos fotogerados. De acordo com o aumento da massa do polaron, a natureza policristalina do material e a presença de defeitos, a grande mobilidade do polaron é calculada na ordem de ~80 cm
2
V
−1
s
−1
.
Além disso, os pesquisadores revelam que a formação de grandes polarons no MAPbI
3 protege os portadores de carga de dispersão com contornos de grão policristalino ou defeitos e explica a longa vida útil da fotocondutividade. As descobertas fornecem informações sobre a natureza polarônica dos portadores de carga no MAPbI
3 materiais, o que é relevante tanto para pesquisas fundamentais quanto para aplicações de dispositivos. Os resultados são publicados na revista
Light:Science &Applications .
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