Changements de transmission THz transitoires représentatifs, T/T, de HA2PbI4 (n = 6) pour différentes fluences d'excitation (λpompe = 400 nm). Les symboles représentent les données expérimentales tandis que les lignes pleines correspondent aux données à l'aide de la fonction biexponentielle. b Mobilité effective des porteurs de charge le long du plan du film (φμi) déterminée par OPTPS avec la fluence de pompe de 25,6 μJ cm−2. c Mobilité des porteurs de charge hors plan (μo) déterminée par l'analyse de Mott-Gurney des courbes de données I-V. L'encart montre une image des appareils/films. d Schéma des courbes d'énergie potentielle adiabatique de l'état fondamental (G), état d'exciton libre (FE), état de libre-porteur (FC), et divers états excités auto-piégés (STE). La ligne pointillée verticale montre des processus de désintégration non radiatifs possibles des FE et des STE. Extrait de :Le désordre conformationnel des cations organiques ajuste la mobilité des porteurs de charge dans les pérovskites organiques-inorganiques bidimensionnelles
Les pérovskites hybrides organiques-inorganiques (OIHP) ont une application multiple sur les cellules solaires, diodes électroluminescentes (LED), transistors à effet de champ (FET) et photodétecteurs. Parmi les paramètres valorisant le rendement de conversion de puissance (PCE) des dispositifs à base de matériaux pérovskites, la mobilité des porteurs capte incontestablement un poids élevé.
Bien que les chercheurs aient fait des progrès massifs en introduisant de nouveaux composants dans la structure pour contrôler la mobilité des porteurs, la compréhension au niveau de l'atome sur la façon dont le composant affecte les performances est encore inconnue.
Résoudre le problème, l'équipe de recherche dirigée par le professeur Luo Yi et le professeur Ye Shuji de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a synthétisé une série de films OHIP 2-D avec de grands cations d'espacement organiques.
Par une séquence de mesures, y compris la spectroscopie vibrationnelle à génération de fréquence somme (SFG-VS), spectroscopie à sonde térahertz à pompe optique (OPTPS), mesures courant-tension (I-V), spectroscopie PL dépendante de la température et mesures de diffraction des rayons X (XRD), les chercheurs ont trouvé la corrélation entre la conformation des cations organiques, la mobilité des porteurs de charge et l'émission à large bande.
La mobilité et l'émission à large bande ont montré une forte dépendance à l'ordre conformationnel moléculaire des cations organiques. Le défaut gauche et la distorsion de la chaîne locale des cations organiques sont à l'origine structurelle de la réduction de la mobilité dans le plan et de l'émission large dans les films OIHP 2-D. La distance intercouche et l'ordre conformationnel des cations organiques co-régulent la mobilité hors du plan.
Le résultat a été publié dans Communication Nature le 30 octobre.
Ce travail fournit une compréhension physique du rôle important de la conformation des cations organiques dans l'optimisation des propriétés optoélectroniques des OIHP 2-D, révélant la relation structure-propriété dans la recherche sur la pérovskite au niveau moléculaire.
