Uno studio, pubblicato su Nature Communications e guidati dal Prof. Liu Xinfeng del Centro nazionale per la nanoscienza e la tecnologia (NCNST) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS), hanno recentemente riportato un miglioramento della mobilità degli eccitoni in una perovskite bidimensionale (2D) di Ruddlesden-Popper (RPP) .
La mobilità degli eccitoni è un fattore critico che influenza le proprietà optoelettroniche dell'RPP 2D. Tuttavia, si osserva che la mobilità dell'RPP 2D è di un ordine di grandezza inferiore a quella della corrispondente perovskite 3D. Vari fattori come l'annichilazione eccitone-eccitone, l'accoppiamento tra strati e i difetti possono influenzare il comportamento del trasporto degli eccitoni nell'RPP 2D.
Nonostante i progressi sostanziali, la precisa correlazione tra il trasporto degli eccitoni e le proprietà del reticolo, in particolare per quanto riguarda le interazioni eccitone-reticolo, rimane sfuggente. Inoltre, c'è un urgente bisogno di regolare le interazioni eccitone-fonone per adattare le caratteristiche di trasporto degli eccitoni per le applicazioni nell'optoelettronica 2D basata sulla perovskite.
Il gruppo del Prof. Liu presso l'NCNST e i collaboratori della South China Normal University e dell'Università di Pechino, hanno ottenuto una maggiore mobilità degli eccitoni avvicinandosi al limite di Mott-Ioffe-Regel (MIR) in RPP 2D ancorando il catione morbido butil ammonio con un polimetil metacrilato ( PMMA) rete in superficie.
I ricercatori hanno monitorato direttamente il processo di propagazione degli eccitoni ultraveloce in (BA)2 (MA)n-1 Pbn Io3n+1 Perovskiti RP mediante microscopia a fotoluminescenza risolta nel tempo. Hanno rivelato che la mobilità degli eccitoni liberi nelle scaglie sottili esfoliate può essere migliorata da circa 8 cm 2 V -1 s -1 a 280 cm 2 V -1 s -1 . La mobilità di quest'ultimo è vicina al limite teorico del criterio di Mott-Ioffe-Regel.
Combinando misurazioni ottiche e studi teorici, i ricercatori hanno rivelato che la maggiore mobilità degli eccitoni è attribuita all'ancoraggio delle molecole BA superficiali da parte della rete PMMA, che migliora significativamente la rigidità del reticolo e riduce il disordine.
Di conseguenza, il tasso di diffusione del potenziale di deformazione si riduce di otto volte a temperatura ambiente, portando alla transizione della propagazione degli eccitoni dal regime di salto al regime di trasporto a banda.
Questi risultati offrono preziose informazioni sui meccanismi di trasporto degli eccitoni nelle perovskiti 2D con un reticolo morbido e fanno luce su come regolare le proprietà di trasporto degli eccitoni attraverso l'ingegneria del reticolo.
Ulteriori informazioni: Yiyang Gong et al, Aumentare la mobilità degli eccitoni avvicinandosi al limite di Mott-Ioffe-Regel nelle perovskiti di Ruddlesden-Popper ancorando il catione organico, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-45740-y
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
