Interacciones del portador no lineal en las perovskitas de haluro de plomo y el papel de los defectos

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física del estado sólido
• Optoelectrónica y sus derivados

Sus antecedentes:

• Las perovskitas de halogenuros de plomo ofrecen procesamiento de la solución, pero sufren de defectos involuntarios que afectan la estabilidad y la fiabilidad.
• La comprensión de la naturaleza de los defectos y su papel en el funcionamiento del dispositivo es crucial para la aplicación a escala de mercado de la optoelectrónica de perovskita.

Objetivo del estudio:

• Investigar la dinámica de recombinación del portador y la energía de los defectos en las perovskitas de bromuro de plomo utilizando la espectroscopia ECPL.
• Describir cuantitativamente la dinámica de captura de portadores y correlacionar las condiciones de fabricación con los canales de pérdida no radiactivos.

Principales métodos:

• Espectroscopia de fotoluminiscencia por correlación de excitación (ECPL).
• Generalización del formalismo de Shockley-Read-Hall para describir las dinámicas de captura de portadores.
• Análisis de la energética de los defectos y las interacciones de muchos cuerpos.

Principales resultados:

• Se identificaron trampas portadoras profundas y poco profundas en películas de perovskita de bromuro de plomo policristalino.
• Los defectos superficiales demostrados (20 meV por debajo de la banda de conducción) dopan el semiconductor, mejorando el rendimiento cuántico de la fotoluminiscencia.
• Se observó supresión de la recombinación de Auger no radiativa a altas densidades de excitación debido a un régimen de fotocarrier correlacionado.
• Mostró nanocristales coloidales como sistemas casi libres de defectos, con apagado no radiativo principalmente de interacciones similares a las de Auger.

Conclusiones:

• La espectroscopia ECPL es una herramienta sensible para identificar la energía de los defectos y la dinámica de recombinación en las perovskitas.
• Las estrategias de ingeniería de materiales se pueden guiar correlacionando las condiciones de fabricación con los canales de pérdida no radiativos identificados.
• Los defectos superficiales pueden beneficiar a las perovskitas, mientras que los nanocristales coloidales ofrecen una vía para sistemas minimizados de defectos para la optoelectrónica avanzada.