Cambiamenti di trasmissione THz transitori rappresentativi, T/T, di HA2PbI4 (n = 6) per diverse fluenze di eccitazione (λpompa = 400 nm). I simboli rappresentano i dati sperimentali mentre le linee continue si adattano ai dati utilizzando la funzione biesponenziale. b Mobilità effettiva del portatore di carica lungo il piano del film (φμi) determinata da OPTPS con la fluenza della pompa di 25,6 μJ cm-2. c Mobilità del portatore di carica fuori piano (μo) determinata dall'analisi di Mott-Gurney delle curve di dati I-V. L'inserto mostra un'immagine dei dispositivi/film. d Schema delle curve adiabatiche dell'energia potenziale dello stato fondamentale (G), stato di eccitazione libera (FE), stato di libero portatore (FC), e vari stati eccitati auto-intrappolati (STE). La linea tratteggiata verticale mostra possibili processi di decadimento non radiativo di FE e STE. Da:Il disordine conformazionale dei cationi organici regola la mobilità dei portatori di carica nelle perovskiti organico-inorganiche bidimensionali
Le perovskiti ibride organico-inorganico (OIHPs) hanno molteplici applicazioni su celle solari, diodi emettitori di luce (LED), transistor ad effetto di campo (FET) e fotorivelatori. Tra i parametri che valutano l'efficienza di conversione di potenza (PCE) di dispositivi basati su materiali perovskite, la mobilità dei vettori cattura senza dubbio un peso elevato.
Sebbene i ricercatori abbiano compiuto enormi progressi introducendo nuovi componenti nella struttura per controllare la mobilità dei vettori, la comprensione a livello atomico di come il componente influenzi le prestazioni è ancora sconosciuta.
Per risolvere il problema, il gruppo di ricerca guidato dal Prof. Luo Yi e dal Prof. Ye Shuji dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (USTC) dell'Accademia Cinese delle Scienze (CAS) ha sintetizzato una serie di film OHIPs 2-D con grandi cationi distanziatori organici.
Con una sequenza di misurazioni, inclusa la spettroscopia vibrazionale a generazione di frequenza somma (SFG-VS), spettroscopia con sonda terahertz a pompa ottica (OPTPS), misure di tensione di corrente (I-V), spettroscopia PL dipendente dalla temperatura e misure di diffrazione dei raggi X (XRD), i ricercatori hanno trovato la correlazione tra la conformazione dei cationi organici, la mobilità dei portatori di carica e le emissioni a banda larga.
La mobilità e l'emissione a banda larga hanno mostrato una forte dipendenza dall'ordine conformazionale molecolare dei cationi organici. Il difetto di gauche e la distorsione della catena locale dei cationi organici sono l'origine strutturale della riduzione della mobilità nel piano e dell'ampia emissione nei film OIHP 2-D. La distanza tra gli strati e l'ordine conformazionale dei cationi organici co-regolano la mobilità fuori dal piano.
Il risultato è stato pubblicato in Comunicazioni sulla natura il 30 ottobre.
Questo lavoro fornisce una comprensione fisica dell'importante ruolo della conformazione dei cationi organici nell'ottimizzazione delle proprietà optoelettroniche degli OIHP 2-D, rivelando la relazione struttura-proprietà nella ricerca sulla perovskite a livello molecolare.
