Une étude publiée dans Nature Communications et dirigé par le professeur Liu Xinfeng du Centre national des nanosciences et technologies (NCNST) de l'Académie chinoise des sciences (CAS), a récemment signalé une amélioration de la mobilité des excitons dans une pérovskite de Ruddlesden-Popper (RPP) bidimensionnelle (2D). .
La mobilité des excitons est un facteur critique influençant les propriétés optoélectroniques du RPP 2D. Cependant, la mobilité du RPP 2D est inférieure d’un ordre de grandeur à celle de la pérovskite 3D correspondante. Divers facteurs tels que l'annihilation exciton-exciton, le couplage intercouche et les défauts peuvent avoir un impact sur le comportement de transport des excitons dans le RPP 2D.
Malgré des progrès substantiels, la corrélation précise entre le transport des excitons et les propriétés du réseau, notamment en ce qui concerne les interactions exciton-réseau, reste insaisissable. En outre, il existe un besoin urgent d'ajuster les interactions exciton-phonon afin d'adapter les caractéristiques de transport des excitons aux applications en optoélectronique 2D à base de pérovskite.
Le groupe du professeur Liu au NCNST et les collaborateurs de l'Université normale de Chine du Sud et de l'Université de Pékin ont obtenu une mobilité accrue des excitons approchant la limite de Mott-Ioffe-Regel (MIR) dans le RPP 2D en ancrant le cation mou de butyle ammonium avec un polyméthacrylate de méthyle ( PMMA) en surface.
Les chercheurs ont directement surveillé le processus de propagation ultrarapide des excitons dans (BA)2 (MA)n-1 Pbn I3n+1 Pérovskites R-P par microscopie à photoluminescence résolue dans le temps. Ils ont révélé que les mobilités des excitons libres dans les flocons minces exfoliés peuvent être améliorées à partir d'environ 8 cm 2 V -1 s -1 à 280 cm 2 V -1 s -1 . La mobilité de ces derniers est proche de la limite théorique du critère de Mott-Ioffe-Regel.
En combinant des mesures optiques et des études théoriques, les chercheurs ont révélé que la mobilité accrue des excitons est attribuée à l'ancrage des molécules BA de surface par le réseau PMMA, ce qui améliore considérablement la rigidité du réseau et réduit le désordre.
En conséquence, le taux de diffusion du potentiel de déformation est réduit de huit fois à température ambiante, conduisant à la transition de la propagation des excitons du régime de sauts au régime de transport en forme de bande.
Ces résultats offrent des informations précieuses sur les mécanismes de transport des excitons dans les pérovskites 2D avec un réseau souple et mettent en lumière la manière d'ajuster les propriétés de transport des excitons grâce à l'ingénierie du réseau.
Plus d'informations : Yiyang Gong et al, Stimuler la mobilité des excitons à l'approche de la limite de Mott-Ioffe-Regel dans les pérovskites de Ruddlesden−Popper en ancrant le cation organique, Nature Communications (2024). DOI :10.1038/s41467-024-45740-y
Fourni par l'Académie chinoise des sciences
