Fig. 1:Morfologiska och optiska egenskaper hos FAPbBr3 PNC:er. Från:Koherent vibrationsdynamik avslöjar gitteranharmonicitet i organisk-oorganisk halogenid perovskit nanokristaller
Forskare från Skoltech och Ludwig Maximilians-Universität (LMU) i Tyskland har studerat de grundläggande egenskaperna hos halogenidperovskit nanokristaller, en lovande klass av optoelektroniska material. Med en kombination av teori och experiment, de kunde visa och förklara ett intrikat samband mellan komposition, ljusinducerad gitterdynamik, och materialens stabilitet. Uppsatsen publicerades i tidskriften Naturkommunikation .
Perovskite nanokristaller (PNC) är halvledarnanokristaller som, tack vare deras unika egenskaper, har hittat ett antal tillämpningar inom optoelektronik, till exempel, i laser och lysdioder. PNC:er har ett mycket högre fotoluminescenskvantutbyte jämfört med bulkmaterial. Dessutom, på nanoskala kan kvantinneslutningen uppnås, som skulle kunna användas som ett ytterligare sätt att ställa in optiska egenskaper hos sådana material. Metallhalogenidperovskiter har elektroniska egenskaper som gör de optiska egenskaperna hos nanokristaller gjorda av dessa material mer toleranta mot defekter än andra halvledande material.
Biträdande professor vid Skoltech Center for Energy Science and Technology (CEST) Sergey Levchenko och hans kollegor använde atomistisk modellering för att förklara resultaten av femtosekundspump-sondspektroskopi, en metod som gör det möjligt att observera gitterdynamik i realtid. De studerade den koherenta gittervibrationsdynamiken - hur atomstrukturen hos PNC:er utvecklas efter excitation med en laserpuls med en varaktighet som är kortare än perioden för vibrationslägen - för hybridhalogenid PNC.
Fig. 2:Vibrationsvågpaketets dynamik. Från:Koherent vibrationsdynamik avslöjar gitteranharmonicitet i organisk-oorganisk halogenid perovskit nanokristaller
De hittade, bland annat, att energiöverföring mellan vibrationslägen i jodbaserade perovskit nanokristaller är mycket mer uttalad än i brombaserade på grund av en skillnad i interaktion mellan det oorganiska ramverket och den organiska delen i organisk-oorganisk halogenid PNC.
"Dessa resultat banar väg för en rationell kontroll över grundläggande egenskaper hos sådana PNC:er, inklusive energiöverföring vid optisk excitation och laddningsbärarrelaxation, genom kompositionsförändringar, " säger Levchenko.
