Le porteur de charge photoexcité est "habillé" par la distorsion locale du réseau, qui est révélée par des mesures de conductivité ultrarapides utilisant des transitoires térahertz. Crédit :Zuanming Jin et al.
Les pérovskites aux halogénures métalliques hybrides organiques-inorganiques (MHP) ont attiré énormément d'attention pour les applications optoélectroniques. Par exemple, des cellules solaires économiques, un éclairage à semi-conducteurs, des memristors et des commutateurs de spin ultrarapides en spintronique ont récemment été conçus à l'aide de MHP. Malgré la promesse du matériau, de nombreuses questions demeurent concernant la nature et la mobilité des porteurs de charge dans les MHP, qui nécessitent une compréhension plus approfondie.
Des chercheurs de l'Université de Shanghai pour la science et la technologie, en collaboration avec l'Institut de technologie de la bioénergie et des bioprocédés de Qingdao, l'Université de Shanghai, l'Institut de physique technique de Shanghai, l'Université Jiao Tong de Shanghai et l'Université d'État Lomonossov de Moscou, rapportent maintenant le transport et la dynamique des grands polarons photoinduits dans une pérovskite halogénure de plomb hybride organique-inorganique avec des sondes térahertz.
Les chercheurs identifient expérimentalement le couplage photoporteurs-phonons optiques dans CH3 NH3 PbI3 (MAPbI3 ) grains polycristallins, en utilisant la spectroscopie à pompe optique et à sonde électromagnétique térahertz. Le porteur de charge photoinduit, avec la distorsion de réseau environnante sur plusieurs constantes de réseau, forme une quasi-particule - un polaron. À l'aide du modèle de Drude-Smith-Lorentz et du couplage électron-phonon de type Frӧhlich, les chercheurs déterminent la masse effective et les paramètres de diffusion des porteurs polaroniques photogénérés. Selon l'augmentation de masse des polarons, la nature polycristalline du matériau et la présence de défauts, la grande mobilité des polarons est calculée de l'ordre de ~80 cm 2 V −1 s −1 .
De plus, les chercheurs révèlent que la formation de grands polarons dans MAPbI3 protège les porteurs de charge de la diffusion avec des joints de grains polycristallins ou des défauts et explique la longue durée de vie de la photoconductivité. Les résultats donnent un aperçu de la nature polaronique des porteurs de charge dans MAPbI3 matériaux, ce qui est pertinent à la fois pour les recherches fondamentales et les applications de dispositifs. Les résultats sont publiés dans la revue Light :Science &Applications . Pleins feux sur la dynamique des états excités dans les matériaux pérovskites
