Trampas de carga mediadas por defectos y recombinación no radiativa en monocapas de WSe

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física de la materia condensada
• Química computacional

Sus antecedentes:

• La recombinación de portadores de carga no radiactivos en monocapas de metal de transición dicalcogenuro (TMD) dificulta las aplicaciones de energía solar.
• Los defectos en las monocapas TMD actúan como sitios críticos para la recombinación de cargas, lo que requiere una comprensión más profunda de su impacto.

Objetivo del estudio:

• Investigar cuantitativamente la dinámica del portador de carga en las monocapas de deselenuro de tungsteno (WSe2) intactas y defectuosas.
• Para aclarar los mecanismos de recombinación influenciados por defectos específicos: Se vacantes, W vacantes y SeW antisites.

Principales métodos:

• Los cálculos de los primeros principios se emplearon para simular la dinámica de la carga portadora.
• El análisis se centró en la influencia de los defectos intrínsecos en las tasas y mecanismos de recombinación en las monocapas de WSe2.

Principales resultados:

• Se predijo que las vacantes de selenio disminuirían las tasas de recombinación en un orden de magnitud al reducir la intensidad del modo fonónico.
• Se encontró que las vacantes de tungsteno aceleraban la recombinación en más de un orden de magnitud, involucrando tanto la captura de carga como la recombinación asistida por trampa.
• Los antísitos de SeW también aceleraron la recombinación a través de mecanismos distintos que involucran el atrapamiento de electrones superficiales y la recombinación asistida simultánea de trampa superficial / profunda.

Conclusiones:

• Los defectos distintos en las monocapas de WSe2 exhiben efectos únicos en la dinámica de recombinación portadora de carga.
• La ingeniería de materiales para mitigar las vacantes de W es crucial para el avance de los dispositivos fotoactivos basados en WSe2.
• La comprensión de los mecanismos de recombinación específicos de los defectos es vital para el diseño de tecnologías de conversión de energía solar de alto rendimiento.