Imágenes del espacio real de la estructura atómica de la perovskita orgánica e inorgánica

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física del estado sólido
• Ciencias de la superficie

Sus antecedentes:

• Las perovskitas orgánicas-inorgánicas son prometedoras para la energía fotovoltaica y los LED.
• La comercialización se ve obstaculizada por las limitaciones de rendimiento, potencialmente debido a los efectos a escala atómica.
• Se carece de una comprensión experimental a nivel atómico de las superficies de perovskita.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la estructura a escala atómica de las superficies de bromuro de plomo de metilamonio (CH3NH3PbBr3).
• Comprender la reconstrucción de la superficie y su impacto en las propiedades electrónicas.
• Para correlacionar la estructura de la superficie con las limitaciones potenciales de rendimiento del dispositivo.

Principales métodos:

• Microscopía de túnel de barrido a baja temperatura (STM) de un solo cristal CH3NH3PbBr3 escindido in situ.
• Imágenes topográficas para revelar la estructura atómica del espacio real.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para interpretar los fenómenos de la superficie.

Principales resultados:

• El STM reveló arreglos atómicos y moleculares modificados en la superficie de CH3NH3PbBr3 en comparación con el volumen.
• Se identificó la reconstrucción de la superficie y la interacción entre la orientación del catión orgánico y las posiciones de aniones.
• Se observaron dominios estructuralmente y electrónicamente distintos con características ferroeléctricas y antiferroeléctricas.

Conclusiones:

• El estudio proporciona una visión sin precedentes a nivel atómico de las superficies de perovskita.
• La reconstrucción de la superficie influye significativamente en las propiedades electrónicas y estructurales, creando tipos de dominio distintos.
• La comprensión de estos fenómenos de superficie, incluida la detección de defectos, es fundamental para avanzar en el rendimiento de los dispositivos basados en perovskita.