Organisch-anorganische hybride metaalhalogenideperovskieten (MHP's) hebben enorme aandacht getrokken voor opto-elektronische toepassingen. Zo zijn recentelijk kosteneffectieve zonnecellen, solid-state verlichting, memristors en ultrasnelle spinschakelaars in spintronica ontworpen met behulp van MHP's. Ondanks de belofte van het materiaal, blijven er veel vragen over de aard en mobiliteit van ladingsdragers in MHP's, die meer begrip vereisen.

Onderzoekers van de Universiteit van Shanghai voor Wetenschap en Technologie, in samenwerking met het Qingdao-instituut voor bio-energie en bioprocestechnologie, Shanghai University, Shanghai Institute of Technical Physics, Shanghai Jiao Tong University en Lomonosov Moscow State University, rapporteren nu fotogeïnduceerd groot polarontransport en -dynamiek in organisch-anorganische hybride loodhalogenide-perovskiet met terahertz-sondes.

De onderzoekers identificeren experimenteel de fotodragers-optische fononkoppeling in CH₃ NH₃ PbI₃ (MAPbI₃ ) polykristallijne korrels, met behulp van optische pomp- en terahertz-elektromagnetische sondespectroscopie. De foto-geïnduceerde ladingsdrager vormt samen met de omringende roostervervorming over verschillende roosterconstanten een quasi-deeltje - een polaron. Met behulp van het Drude-Smith-Lorentz-model samen met de Frӧhlich-type elektron-fononkoppeling, bepalen de onderzoekers de effectieve massa- en verstrooiingsparameters van fotogegenereerde polaronische dragers. Volgens de polaron massaverhoging, de polykristallijne aard van het materiaal en de aanwezigheid van defecten, wordt de grote mobiliteit van polaronen berekend in de orde van ~80 cm ² V ⁻¹ s ⁻¹ .

Verder onthullen de onderzoekers dat de vorming van grote polaronen in MAPbI₃ beschermt de ladingsdragers tegen verstrooiing met polykristallijne korrelgrenzen of defecten en verklaart de lange levensduur van fotogeleiding. De bevindingen geven inzicht in de polaronische aard van ladingsdragers in MAPbI₃ materialen, wat relevant is voor zowel fundamenteel onderzoek als apparaattoepassingen. De resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Light:Science &Applications . + Verder verkennen

Licht schijnend op de dynamiek van aangeslagen toestanden in perovskietmaterialen