Le perovskiti ad alogenuri di piombo possono essere trasformate in dispositivi optoelettronici attraverso deposizioni di soluzioni a basso costo, ma questi approcci lasciano spesso numerosi difetti di intrappolamento della carica nella perovskite. È necessario migliorare continuamente le prestazioni di questi dispositivi optoelettronici per superare il problema del collo di bottiglia. La densità dei difetti (compresi i difetti superficiali e di volume) nelle perovskiti è un parametro chiave che limita le prestazioni di questi materiali.

Per controllare i difetti superficiali, un metodo ampiamente studiato è quello di passivare e curare i difetti mediante un processo di ingegneria superficiale, che può essere ottenuto aggiungendo una varietà di additivi, compreso il bromuro di metile di ammonio, bromuro di guanidinio, ioduro di potassio-18, ioduro di fenetile, poli(3-esiltiofene-2, 5-diile), colina iodio, e 1-butil-3-metilimidazolo tetrafluoroborato. Però, questo metodo richiede un controllo preciso della quantità degli additivi, l'ordine di addizione, e il tempo di reazione, il che rende questo processo complicato e si traduce in un alto rischio di perdita. Per regolare i difetti di volume, una strategia nota è irradiare le perovskiti con luce ultravioletta ad alta energia, luce del sole, luce del vicino infrarosso, ecc. Questa strategia richiede un lungo tempo di riparazione e talvolta provoca danni irreversibili ai materiali, che complica il processo. Perciò, sono ancora necessari percorsi altamente efficienti e convenienti per regolare i difetti nelle perovskiti.

In un nuovo articolo pubblicato su Scienza e applicazioni della luce , il team di scienziati, guidato dal Professore Associato Weili Yu, Professor Chunlei Guo del Laboratorio di Fotonica, Laboratorio statale chiave di ottica applicata, Istituto di ottica di Changchun, Meccanica Fine e Fisica, Accademia cinese delle scienze e il professor Qingfeng Dong dello State Key Laboratory of Supramolecular Structure and Materials, L'Università di Jilin ha sviluppato congiuntamente una tecnica (ingegneria della regolazione della tensione) per modificare la popolazione di difetti dei cristalli di perovskite senza richiedere additivi chimici.

Il team ha utilizzato sonde per applicare un campo elettrico alla superficie di un campione di perovskite per aiutare a spostare le cariche iniettate nei siti di difetto con un alto grado di controllo, così come le proprietà ottiche ed elettriche del campione di perovskite. Inoltre, le popolazioni di difetti ottimizzate hanno permesso alla perovskite di agire come dispositivo memristore, in grado di attivare più stati di resistenza.

Questi scienziati riassumono il principio operativo dell'ingegneria della regolazione della tensione:"L'ingegneria della regolazione della tensione come strategia efficiente può regolare i difetti nelle perovskiti e influenzare il suo trasporto dinamico del vettore. Le cariche iniettate che agiscono come una base di Lewis possono essere intrappolate da difetti di piombo nello strato superficiale e passivare ulteriormente i difetti simili a donatori di livello profondo all'interno delle perovskiti. questi difetti "guariti" non intrappolano più i portatori, e la probabilità di ricombinazione delle radiazioni nelle perovskiti è aumentata, che migliorano ulteriormente le sue proprietà ottiche ed elettriche."

"Questo lavoro fornisce nuove informazioni sulla flessibilità della densità dei difetti delle perovskiti, e la regolazione della tensione è un metodo ingegneristico efficace per regolare non solo la densità del difetto ma anche la durata del vettore, Intensità e resistenza del PL. Questo lavoro migliorerà l'ottimizzazione dei dispositivi optoelettronici basati su cristalli singoli di perovskite, " hanno aggiunto i ricercatori.