La distorsione del reticolo nei punti quantici di perovskite agli alogenuri di piombo porta a un divario nella struttura fine e a un battito quantico coerente dell'eccitone. Credito:DICP
Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Wu Kaifeng del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS), in collaborazione con il Dr. Peter C. Sercel del Center for Hybrid Organic Inorganic Semiconductors for Energy, ha recentemente riportato l'utilizzo della distorsione del reticolo nei punti quantici (QD) di perovskite agli alogenuri di piombo per controllare la loro struttura fine di eccitoni.
Lo studio è stato pubblicato su Nature Materials l'8 settembre.
È noto che l'anisotropia della forma o del cristallo nei QD, che sono minuscole nanoparticelle semiconduttori, provoca la scissione dell'energia dei loro eccitoni otticamente luminosi (coppie elettrone-lacuna legate), nota come scissione della struttura fine (FSS). Questi eccitoni costituiscono un importante terreno di gioco per la scienza dell'informazione quantistica. Ad esempio, l'FSS degli eccitoni può essere sfruttato per il controllo coerente degli stati quantistici per l'informatica quantistica o per coppie di fotoni con entangled di polarizzazione nell'ottica quantistica, sebbene per quest'ultima sia importante sopprimere l'entità della scissione.
Tradizionalmente, lo studio dell'FSS richiede solitamente uno o pochi QD alla temperatura dell'elio liquido, a causa della sua sensibilità alle dimensioni e alla forma del QD. Misurare l'FSS a livello di insieme, per non parlare di controllarlo, sembra impossibile a meno che tutti i punti non siano quasi identici.
In questo studio, utilizzando l'assorbimento transitorio polarizzato a femtosecondi a livello di insieme, i ricercatori hanno osservato l'FSS a eccitoni chiari chiari in CsPbI3 elaborato in soluzione QD di perovskite, che si manifesta come battiti quantici di eccitoni (oscillazioni periodiche di tracce cinetiche).
"Ancora più sorprendentemente, la frequenza del battito, determinata dall'energia FSS, di un dato campione può essere controllata continuamente modificando la temperatura. Questo è un risultato senza precedenti, il che significa che ora gli scienziati possono controllare facilmente l'FSS attraverso la temperatura", ha affermato il prof. Wu.
I ricercatori hanno anche scoperto che l'FSS dipendente dalla temperatura era correlato all'interessante reticolo altamente dinamico delle perovskiti agli alogenuri di piombo. L'abbassamento della temperatura ha portato a una struttura ottaedrica di ioduro di piombo più distorta.
I calcoli hanno indicato che, poiché questi QD in fase ortorombica erano in realtà ancora delimitati dalla famiglia pseudocubica di piani cristallini, la distorsione del reticolo si traduce in un evitamento di attraversamento del divario di struttura fine tra l'eccitone luminoso. Questo divario era responsabile dell'FSS osservato e poteva essere rilevato nonostante le dimensioni del QD e l'eterogeneità della forma in un campione di insieme.
"Distorsione del reticolo in CsPbI3 la perovskite è ben nota nella comunità fotovoltaica, in quanto collegata al problema della stabilità di fase delle celle solari perovskite, ma nessuno l'ha precedentemente collegata sperimentalmente alla struttura fine dell'eccitone" ha affermato il Prof. Wu. "Il nostro studio dimostra che questa proprietà del materiale può effettivamente essere sfruttato per controllare la scissione degli eccitoni luminosi in punti quantici per le tecnologie dell'informazione quantistica." + Esplora ulteriormente
