電荷輸送層を持つペロブスキート装置における空間電荷限定電流測定の有効性を再評価する:電荷移行レベルを含む漂流拡散シミュレーション

科学分野:

• 材料科学
• 固体物理学
• 装置物理学

背景:

• スペース・チャージ・リミテッド・ストリーム (SCLC) 分析は,ペロブスキート材料のトラップ密度とキャリアモビリティを決定する一般的な方法である.
• 負荷輸送層 (CTL) の多層ペロブスキート装置におけるSCLCの適用性と結合イオン電子輸送の役割は十分に理解されていません.

研究 の 目的:

• 多層ペロブスキート装置におけるSCLC測定の有効性を批判的に再評価する.
• ハリドペロブスキットのイオントラップダイナミクスを説明する物理ベースのモデルを開発する.

主な方法:

• イオントラップのダイナミクスと電荷移行レベルを組み込んだ漂流拡散モデルの開発.
• プレビアスと急速フォワードスキャンの技術を用いた実験的なSCLC測定.
• 理論的シミュレーションと実験データを比較する.

主要な成果:

• 多層ペロブスキート装置のSCLC応答は,主にペロブスキート層内のトラップではなく,CTL (例えば,Spiro-OMeTAD) によって影響されます.
• 解決可能な最小トラップ密度は,低いペロブスキートイオン密度でCTLによって制限されます.
• 高いイオン密度では,空間電荷効果はヨウ素間隔からの電場スクリーニングによって支配されます.
• 高電圧で抽出されたモビリティ値は,ペロブスキットのモビリティではなく,CTLモビリティに対応します.

結論:

• 従来のSCLC分析は,多層ペロブスキート装置の特徴づけに根本的な制限があります.
• イオンと電子の輸送を考慮して,ペロブスキートベースの装置の正確な特徴付けには,改訂された理論的枠組みが必要です.