Rotación y inmovilización de cationes orgánicos en perovskitas de plomo-halido de metilamonio puro y mezclado

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física del estado sólido
• Espectroscopia

Sus antecedentes:

• Las perovskitas tridimensionales de haluro de plomo ofrecen procesamiento de soluciones y excelentes propiedades optoelectrónicas.
• Estos materiales presentan un bajo desorden electrónico a pesar de su naturaleza iónica, crucial para el rendimiento del dispositivo.
• Comprender el impacto del trastorno en la optoelectrónica de perovskita es vital para las aplicaciones avanzadas.

Objetivo del estudio:

• Investigar la dinámica de la orientación del catión de metilamonio (MA) en varios materiales de perovskita.
• Para correlacionar la dinámica catiónica con la composición estructural y halogenada en perovskitas trihalogenadas puras y mixtas.
• Elucidar el papel del desorden estructural y dinámico en las propiedades optoelectrónicas de la perovskita.

Principales métodos:

• Se empleó espectroscopia vibratoria bidimensional ultra rápida para sondear la dinámica de los cationes.
• Se utilizaron simulaciones de dinámica molecular para modelar estas dinámicas.
• Se estudió una gama de sistemas puros (MAPbX3) y mezclados (MAPb(ClxBr1−x) 3, MAPb(BrxI1−x) 3).

Principales resultados:

• La dinámica del catión se aceleró en perovskitas puras con un tamaño de haluro decreciente (I→Br→Cl).
• Esta aceleración se atribuyó al aumento de la polarizabilidad, anulando el fortalecimiento esperado del enlace de hidrógeno.
• Las perovskitas mixtas de halogenuros exhibieron una dinámica significativamente más lenta, incluida la inmovilización catiónica, vinculada a la ruptura de simetría.

Conclusiones:

• La dinámica de los cationes de metilamonio es sensible a la composición de haluros y a la aleación en las perovskitas de haluros de plomo.
• La dinámica más lenta en haluros mixtos sugiere cambios estructurales significativos que afectan el transporte de cargas.
• Estos hallazgos proporcionan información crítica sobre los efectos del trastorno para la optimización de dispositivos optoelectrónicos de perovskita.