Undersøgelse afslører sneglestøttet elektronoverførselsmekanisme mellem tilstødende kvantebrønde i 2D lagdelte perovskitter

Todimensionelle (2D) perovskitter er multiple quantum well (QW) strukturer dannet af alternerende uorganiske og organiske lag. De er lovende i anvendelser af solceller, LED'er, og fotodetektorer.

Imidlertid, på grund af den energibarriere, der udøves af de isolerende organiske ligander mellem QW'er, de fotogenererede excitoner er sædvanligvis begrænset i perovskit QW-planet og udviser dårlig mellemlagstransport (QW-til-QW). Dette begrænser yderligere anvendelse af 2D perovskiter i optoelektroniske enheder.

For nylig, en forskergruppe ledet af prof. Jin Shengye fra Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) ved det kinesiske videnskabsakademi (CAS) afslørede en ny mekanisme for Auger-assisteret interlagelektronoverførsel i todimensionelle lagdelte perovskitter. Det tilbyder en ny retningslinje til at designe 2D perovskites med en optisk tunerbar QW-til-QW ladetransportegenskab.

Dette værk blev udgivet i Journal of the American Chemical Society den 18. marts.

Forskerne udførte pumpeintensitetsafhængige forbigående absorptionseksperimenter på en række (C _m H _2m+1 NH ₃ )2PbI ₄ 2D lagdelte perovskitter med forskellige ligandalkylkædelængder (m =8, 10, 12, 18).

En længere ligandkæde (større m) førte til en øget QW-båndgab-energi (Eg) samt en lavere energibarriere (Eb) for elektronoverførsel mellem lagene. Når m≥12, hvor værdien af ​​Eb nærmer sig f.eks. et langvarigt og derivatlignende træk i de transiente absorptions(TA) spektre blev observeret. Det lignende TA-spektraltræk var ikke til stede i kortkædede 2D-perovskitter med m≤12.

Forskerne foreslog en ny Auger-assisteret QW-til-QW elektronoverførselsmekanisme for at forklare de eksperimentelle resultater. Når f.eks. ≈ Eb, Auger-rekombinationen af ​​en exciton kunne pumpe elektronen ind i en anden exciton for at overføres til en nabo-QW gennem barriere-liganderne. De adskilte elektroner og huller opbyggede et indre elektrisk felt og forårsagede det derivat-lignende transiente spektraltræk gennem en kvantebegrænset Stark-effekt.

Denne Auger-assisterede elektronoverførselsmekanisme kan bruges til at designe nye lagdelte 2D perovskiter med enten forbedret mellemlags ladningsmobilitet eller afstembare optiske egenskaber, som endelig kan anvendes i fotoelektroniske og optiske moduleringsanordninger.