Renormalisation inhabituelle de la bande interdite dans les nanoplaques de pérovskite aux halogénures de plomb inorganiques 2D


Renormalisation inhabituelle de la bande interdite dans les nanoplaques de pérovskite aux halogénures de plomb inorganiques 2D

Représentation schématique du inhabituel vers le bleu-décalage vers le rouge de la bande interdite avec la température dans CsPbBr3 2-ML-NPL, qui est provisoirement attribué au compromis entre les contributions contradictoires des interactions phonon électron-acoustique et phonon électron-optique à la bande des écarts. Crédit photo : DOI : 10.1002 / adv.202100084

En raison des rendements quantiques élevés, de la grande section efficace d’absorption, des excellentes performances de transport des porteurs de charge et de l’émission à bande étroite, les semi-conducteurs de aux halogénures de plomb inorganiques ont reçu une attention croissante pour leurs applications dans les cellules solaires, les LED, les dispositifs laser, etc. Comprendre l’origine physique de la dépendance à la température de la bande interdite dans les pérovskites aux halogénures de plomb inorganiques est essentiel et important.

Dans une étude publiée dans Sciences avancées, le groupe de recherche dirigé par le professeur Chen Xueyuan du Fujian Institute of Research on the Structure of Matter (FJIRSM) de l’Académie chinoise des sciences (CAS) a découvert que la dépendance à la température de la bande interdite dans CsPbBr3 La pérovskite est variable avec la dimensionnalité du matériau.

Les chercheurs ont mené une étude comparative de la bande interdite dépendante de la température dans le CsPbBr de type volumique quasi-3D. par3 Nanocristaux (NC) à faible confinement quantique et CsPbBr 2D à 2 monocouches d’épaisseur3 Nanoplaque (NPL 2 ML) à fort confinement quantique.

Afin de pouvoir déterminer plus précisément le décalage de la bande interdite, les chercheurs ont laborieusement extrait l’énergie de la bande interdite en adaptant le coefficient d’absorption près du bord de la bande au modèle d’Elliot. La valeur de bande interdite extraite de CsPbBr3 Les 2-ML-NPL ont montré un décalage vers le bleu initial, puis une tendance du décalage vers le rouge avec une température décroissante de 290 à 10 K, en contraste frappant avec le décalage vers le rouge monotone normalement observé dans CsPbBr. Est observé3 NC en vrac.

D’un point de vue théorique, la renormalisation de la bande interdite résulte essentiellement de la dilatation thermique du réseau et des interactions électron-phonon. Dans le cas d’un grand nombre de matériaux semi-conducteurs et en particulier dans le cas des composés à base de plomb, cependant, la contribution de la dilatation thermique à la normalisation de la bande interdite n’a pas été prise en compte, car elle était relativement faible par rapport à la contribution de les interactions électron-phonon.

En raison de la périodicité de la translation réfractive dans le sens de l’épaisseur du CsPbBr 2D3 Les 2-ML-NPL, les structures des électrons et des phonons, et par conséquent la renormalisation de la bande interdite due aux interactions électron-phonon, ont tendance à se déplacer par rapport au CsPbBr quasi-3D3 homologues des CN. Le fort effet de confinement quantique et le blindage diélectrique réduit dû à la faible constante diélectrique des ligands organiques de surface dans CsPbBr3 Les 2-ML-NPL affectent également les interactions électron-phonon.

Les chercheurs ont utilisé le modèle à deux oscillateurs de Bose-Einstein pour déterminer le coefficient d’interaction électron-phonon effectif en ajustant la bande interdite en fonction de la température. Les résultats ont montré un poids significativement plus important de la contribution de l’interaction électron-optique phonon à la renormalisation de la bande interdite dans les NPL que dans les NC, ce qui explique le croisement décalage bleu-redshift de la bande interdite dans les NPL.

Cette étude fournit de nouvelles informations sur le rôle central des interactions électron-phonon dans la renormalisation de la bande interdite pour les pérovskites aux halogénures de plomb inorganiques 2D, ce qui pourrait ouvrir la voie à d’autres recherches sur les propriétés optiques et optoélectroniques des nanomatériaux de pérovskite 2D.


Des chercheurs déterminent la relation entre l’énergie de la bande interdite de nanocristaux de bromure de plomb césium individuels


Plus d’information:
Shaohua Yu et al., Dépendance inhabituelle de la température de la bande interdite dans le plomb inorganique 2D – Nanoplaquettes de pérovskite Halid, Sciences avancées (2021). DOI : 10.1002 / adv.202100084

Fourni par l’Académie chinoise des sciences

Citation: Renormalisation de bande interdite inhabituelle dans des de pérovskite aux halogénures de plomb inorganiques 2D (2021, 30 août), consulté le 30 août 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-08-unusual-bandgap-renormalization-2d-inorganic.html

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