Att förstå den strukturella dynamiken hos 2D-perovskiter vid fotoexcitation är avgörande för att optimera deras prestanda i optoelektroniska enheter. Att direkt visualisera dessa strukturella förändringar har dock förblivit utmanande.
I en nyligen publicerad studie publicerad i Nature Communications använde forskare från EPFL:s Laboratory of Ultrafast Spectroscopy och Max Planck Institute for Solid State Research ultrasnabb elektronmikroskopi för att fånga den strukturella dynamiken i realtid hos tunna filmer av 2D perovskit med upplösning i atomskala.
"Vi kunde direkt observera gitterförvrängningar och atomförskjutningar som uppstår inom 2D-perovskitstrukturen vid fotoexcitation," förklarar Dr. Antoine G\"orgens, en postdoktor vid Laboratory of Ultrafast Spectroscopy. "Detta tillät oss att vinna oöverträffade insikter i de grundläggande mekanismerna bakom fotofysiken hos dessa material."
Genom att analysera ultrasnabba elektronmikroskopdata avslöjade forskarna att fotoexcitationen av 2D-perovskiter leder till en snabb gitterexpansion och en övergående bildning av en polär fas. Dessa strukturella förändringar modulerar det elektroniska bandgapet och förbättrar excitonbindningsenergin, vilket är nyckelfaktorer för effektiv ljusabsorption och laddningsseparation i solcellsapparater.
"Vår studie ger direkta experimentella bevis för det dynamiska strukturella beteendet hos 2D-perovskiter vid fotoexcitation", säger professor Majed Chergui, chef för laboratoriet för ultrasnabb spektroskopi. "Denna kunskap är väsentlig för att ytterligare optimera prestandan hos 2D perovskite-baserade optoelektroniska enheter och för att tänja på gränserna för deras potentiella tillämpningar."
