ペロブスキート CH3NH3PbI3 ((Cl) 単一結晶:溶液の急速な成長,比類のない結晶質,および10 ((8) cm ((3) までの低トラップ密度

科学分野:

• 材料科学
• 固体物理学
• 光電子機器

背景:

• 高結晶質の単結晶は,高度なデバイスの性能に不可欠です.
• ペロフスキット材料は光電子特性があるが,しばしば結晶の欠陥がある.
• メチルアモニアム鉛ヨウ酸化物 (CH3NH3PbI3) の単結晶に関する以前の研究では,結晶質が低いことが報告された.

研究 の 目的:

• 高品質のメチルアモニウムヨド酸塩 (CH3NH3PbI3 ((Cl)) の単結晶の急速成長方法を開発する.
• 合成された単一結晶の結晶質と光電子特性を評価する.
• これらの材料が高性能の光電子アプリケーションに持つ可能性を実証する.

主な方法:

• 塩素を含む溶液からCH3NH3PbI3 ((Cl) の急速な結晶成長.
• 高解像度X線振動曲線 (HR-XRC) で結晶の質を測定する (半最大で全幅,fwhm).
• トラップ状態密度,キャリアモビリティ,キャリア寿命を含む光電子特性.

主要な成果:

• 5日以内に大きなCH3NH3PbI3(Cl) 単結晶 (20 mm × 18 mm × 6 mmまで) を成功させました.
• 20arcsecのfwhmで前例のない結晶質を達成し,以前に報告された値 (∼1338arcsec) よりも大幅に優れています.
• 観測された優れた光電子特性:トラップ状態の密度は7.6 × 10 (((8) cm ((-3),キャリアモビリティは167 ± 35 cm (((2) V ((-1) s ((-1),キャリア寿命は449 ± 76 μsである.

結論:

• 急速な成長法により,優れた結晶質のハイブリッド・ペロブスキート単体結晶が得られます.
• 強化された結晶質は,低トラップ密度と高キャリアモビリティ/寿命を含む改善された光電子特性に直接変換されます.
• これらの最先端の単結晶CH3NH3PbI3 ((Cl) 材料は,次世代の光電子機器に非常に適しています.