Confinamiento-inducida ultrafast conductividad en perovskitas 2D resuelta por espectroscopía correlativa de...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Física de la Materia Condensada
• Optoelectrónica

Sus antecedentes:

• Las perovskitas híbridas orgánicas-inorgánicas cuasi bidimensionales (2D-PKs) ofrecen propiedades optoelectrónicas sintonizables, mayor estabilidad y unión de excitones a temperatura ambiente en comparación con las perovskitas 3D.
• La comprensión de la dinámica de los portadores de carga fotoinducidos, el enfriamiento, el transporte y la recombinación es crucial para las aplicaciones de 2D-PK.
• La interacción de las especies de excitación y la dinámica de los portadores influye en la conductividad local.

Objetivo del estudio:

• Investigar la dinámica de la conductividad local de perovskitas 2D-PK y 3D-MAPI en escalas de tiempo de picosegundos utilizando espectroscopía de bomba óptica-sonda de terahercios (OPTP).
• Correlacionar la fotoconductividad con la dinámica de la población de portadores combinando OPTP con absorción transitoria y fotoluminiscencia resuelta en el tiempo de picosegundos (tr-PL).
• Elucidar los mecanismos detrás de la respuesta ultrarrápida de THz específica de 2D observada.

Principales métodos:

• Espectroscopía de bomba óptica-sonda de terahercios (OPTP) para medir la dinámica de la conductividad local.
• Espectroscopía de absorción transitoria para monitorear la población de portadores.
• Fotoluminiscencia resuelta en el tiempo de picosegundos (tr-PL) para analizar la dinámica de los portadores.
• Estudio comparativo de 2D-PK (n=5) y perovskitas 3D-MAPI.

Principales resultados:

• Se observó una rápida descomposición (pocos picosegundos) dependiente de la intensidad y específica de 2D en la conductividad local de THz.
• Se correlacionó la respuesta ultrarrápida de THz con el enfriamiento retardado de portadores calientes y la posterior formación de excitones.
• Se demostró que la formación de excitones reduce eficazmente la conductividad de portadores libres en PKs 2D.
• Se identificó una manifestación única del efecto de cuello de botella de portadores calientes en materiales 2D.

Conclusiones:

• La respuesta de THz ultrarrápida específica de 2D se atribuye al enfriamiento retardado de portadores calientes y la formación de excitones, lo que impacta la conductividad de portadores libres.
• Este fenómeno es una manifestación de material 2D del cuello de botella de portadores calientes observado en perovskitas a granel.
• Los hallazgos alientan una mayor investigación sobre intercapas funcionales y heterestructuras para respuestas de portadores sintonizables en dispositivos ultrarrápidos.