2D Perovskitlerde Ultra Hızlı Eksiton Ayrışma Mekanizması

İki boyutlu perovskitlerdeki eksitonlar, tıpkı elektronları ve delikleri tutan arıların çiçeklerde buluşup ayrılması gibi, fotovoltaik uygulamalar için faydalı olan serbest taşıyıcılara hızla ayrışır. Kredi bilgileri: DICP

Çin Bilimler Akademisi Dalian Kimyasal Fizik Enstitüsü’nden (DICP) Prof. JIN Shengye liderliğindeki bir araştırma grubu, iki boyutlu (2D) perovskitlerde ultra hızlı ve yüksek verimli bir polaronik eksiton ayrışma mekanizması ortaya çıkardı.

Bu çalışma yayınlandı Amerikan Kimya Derneği Dergisi 3 Kasım 2021’de.

2D perovskitler, doğal olarak oluşturulmuş kuantum kuyusu (QW) malzemelerinin bir sınıfıdır. 2D perovskite’deki eksiton bağlanma enerjisi, güçlü kuantum ve dielektrik sınırlaması nedeniyle 3D emsallerinden çok daha büyüktür (yüzlerce meV’ye kadar).

Bu nedenle, 2D perovskitlerdeki fotojenere yük taşıyıcılarının, esas olarak, oda sıcaklığında serbest taşıyıcılara ayrılması zor olan eksitonlar biçiminde bulunduğuna inanılmaktadır.

Bu çalışmada, femtosaniye fotolüminesans yukarı-dönüşüm (PL-UC) ve geçici absorpsiyon (TA) spektroskopisi kullanılarak, araştırmacılar ilk kez doğrudan ve dinamik olarak ultra hızlı (< 1.4 ps) ve yüksek verimli (> %80) eksitonu gözlemlediler. 2D perovskitlerde ayrışma (n ≥ 2). Bu, serbest taşıyıcıların, önceki düşünceyle çelişen oda sıcaklığında 2D perovskitlerde baskın taşıyıcı türler olduğunu doğruladı.

Ayrıca, eksiton-polaronların, 3D perovskitlerde olduğu gibi güçlü eksiton-fonon eşleşmesi ile kolayca oluşturulduğu polaron kaynaklı bir eksiton ayrışma mekanizması önerdiler ve polaronik tarama etkisi, verimli eksiton ayrışması için bağlanma enerjisinde belirgin bir azalmaya yol açtı.

Araştırmacılar, serbest taşıyıcılara eksiton ayrışmasının, ek radyatif olmayan taşıyıcı kaybı ekleyerek 2D perovskitlerin fotolüminesans kuantum verimini sınırlayan önemli bir faktör olduğunu gösterdi.

Prof. JIN, “Bu çalışma, bu 2B malzeme sınıfında ortak bir eksiton ayrışma özelliğini ortaya koyuyor ve 2B perovskitlerin optik ve optoelektronik uygulamalarda tasarımı ve rasyonel kullanımı için bir kılavuz sağlıyor” dedi.

Referans: Qi Sun, Chunyi Zhao, Zixi Yin, Shiping Wang, Jing Leng, Wenming Tian ve Shengye Jin, 3 Kasım 2021, “İki Boyutlu Perovskitelerde Ultra Hızlı ve Yüksek Verimli Polaronik Eksiton Ayrışması”, Amerikan Kimya Derneği Dergisi.
DOI: 10.1021/jacs.1c08900

Bu çalışma, Çin Bilim ve Teknoloji Bakanlığı, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı ve CAS’ın Gençlik Yenilik Teşvik Derneği tarafından desteklenmiştir.





#Perovskitlerde #Ultra #Hızlı #Polaronik #Eksiton #Ayrışma #Mekanizması