Den fotoexciterade laddningsbäraren är "klädd" av den lokala gitterdistorsionen, som avslöjas av ultrasnabba konduktivitetsmätningar med terahertz-transienter. Kredit:Zuanming Jin et al.
Organiska-oorganiska hybridmetallhalogenidperovskiter (MHP) har väckt enorm uppmärksamhet för optoelektroniska tillämpningar. Till exempel har kostnadseffektiva solceller, solid-state belysning, memristorer och ultrasnabba spin-omkopplare inom spintronik nyligen designats med hjälp av MHP. Trots löftet om materialet kvarstår många frågor angående arten och rörligheten hos laddningsbärare i MHP, som kräver ytterligare förståelse.
Forskare från University of Shanghai for Science and Technology, i samarbete med Qingdao Institute of bioenergy and bioprocess technology, Shanghai University, Shanghai Institute of Technical Physics, Shanghai Jiao Tong University och Lomonosov Moscow State University, rapporterar nu fotoinducerad transport och dynamik av stora polaroner i organisk-oorganisk hybrid blyhalogenidperovskit med terahertzsonder.
Forskarna identifierar experimentellt fotobärarna-optiska fononkopplingen i CH3 NH3 PbI3 (MAPbI3 ) polykristallina korn, genom att använda optisk pump och terahertz-elektromagnetisk sondspektroskopi. Den fotoinducerade laddningsbäraren, tillsammans med den omgivande gitterdistorsionen över flera gitterkonstanter, bildar en kvasipartikel - en polaron. Med hjälp av Drude-Smith-Lorentz-modellen tillsammans med elektron-fononkopplingen av Frӧhlich-typ bestämmer forskarna den effektiva massan och spridningsparametrarna för fotogenererade polaronbärare. Enligt förstärkningen av polaronmassan, materialets polykristallina natur och förekomsten av defekter, beräknas den stora polaronmobiliteten i storleksordningen ~80 cm 2 V −1 s −1 .
Vidare avslöjar forskarna att bildandet av stora polaroner i MAPbI3 skyddar laddningsbärarna från spridning med polykristallina korngränser eller defekter och förklarar fotokonduktivitetens långa livslängd. Fynden ger insikter i laddningsbärarnas polaroniska natur i MAPbI3 material, vilket är relevant för både grundläggande forskning och enhetstillämpningar. Resultaten publiceras i tidskriften Light:Science &Applications . + Utforska vidare
