La distorsion du réseau dans les points quantiques de pérovskite d'halogénure de plomb conduit à un écart de structure fin et à un battement quantique d'exciton cohérent. Crédit :DICP
Un groupe de recherche dirigé par le professeur Wu Kaifeng du Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) de l'Académie chinoise des sciences (CAS), en collaboration avec le Dr Peter C. Sercel du Center for Hybrid Organic Inorganic Semiconductors for Energy, a récemment ont rapporté l'utilisation de la distorsion du réseau dans les points quantiques (QD) de pérovskite aux halogénures de plomb pour contrôler leur structure fine d'excitons.
L'étude a été publiée dans Nature Materials le 8 septembre.
Il est bien connu que la forme ou l'anisotropie cristalline dans les QD, qui sont de minuscules nanoparticules semi-conductrices, entraîne une division de l'énergie de leurs excitons optiquement brillants (paires électron-trou liées), appelée division de structure fine (FSS). Ces excitons constituent un terrain de jeu important pour la science de l'information quantique. Par exemple, le FSS des excitons peut être exploité pour un contrôle cohérent des états quantiques pour l'informatique quantique, ou pour des paires de photons intriquées par polarisation dans l'optique quantique, bien que pour cette dernière, il soit important de supprimer l'ampleur de la division.
Traditionnellement, l'étude du FSS nécessite généralement un ou quelques QD à la température de l'hélium liquide, en raison de sa sensibilité à la taille et à la forme du QD. Mesurer le FSS au niveau d'un ensemble, et encore moins le contrôler, semble impossible à moins que tous les points ne soient presque identiques.
Dans cette étude, en utilisant l'absorption transitoire polarisée femtoseconde au niveau de l'ensemble, les chercheurs ont observé un FSS clair à excitons brillants dans du CsPbI3 traité en solution QDs de pérovskite, qui se manifestent par des battements quantiques d'excitons (oscillations périodiques de traces cinétiques).
« Encore plus étonnant, la fréquence de battement, telle que déterminée par l'énergie du FSS, d'un échantillon donné peut être contrôlée en continu en modifiant la température. Il s'agit d'un résultat sans précédent, ce qui signifie que les scientifiques peuvent désormais contrôler facilement le FSS par la température », a déclaré le professeur. Wu.
Les chercheurs ont également découvert que le FSS dépendant de la température était lié au réseau intéressant et hautement dynamique des pérovskites aux halogénures de plomb. L'abaissement de la température a conduit à une structure octaédrique plomb-iodure plus déformée.
Les calculs ont indiqué que, parce que ces QD à phase orthorhombique étaient en fait encore délimités par la famille pseudocubique des plans cristallins, la distorsion du réseau entraîne un écart de structure fine de croisement évité entre les excitons brillants. Cet écart était responsable du FSS observé, et il pouvait être détecté malgré l'hétérogénéité de la taille et de la forme QD dans un échantillon d'ensemble.
"Distorsion du réseau dans CsPbI3 pérovskites est bien connu dans la communauté photovoltaïque, car il est lié à la question de la stabilité de phase des cellules solaires pérovskites, mais personne ne l'a auparavant connecté expérimentalement à la structure fine de l'exciton ", a déclaré le professeur Wu. " Notre étude démontre que cette propriété matérielle peut en fait être exploité pour contrôler la séparation des excitons brillants dans les points quantiques pour les technologies de l'information quantique." + Explorez davantage
