Mapeo de emisión PL de MA0.17FA0.83Pb(I0.5Br0.5)3 a la longitud de onda de detección de 670 nm y 790 nm después de iluminación local durante 1 h con un tamaño de haz de ~ 1 mm y densidad de 1 sol en la película desnuda , y sobre una abertura anular con un orificio de 1 mm de diámetro y un objetivo de obstrucción central de 850 µm, respectivamente. Crédito:Xiaoxiao Sun, Yong Zhang, Weikun Ge
Perovskitas de haluro de plomo (p. ej., MAPbI3 ) son una familia emergente de materiales semiconductores con excelentes propiedades optoelectrónicas ideales para aplicaciones fotovoltaicas y de emisión de luz. Se ha informado una migración de iones significativa en estos materiales y es uno de los principales mecanismos responsables de la histéresis I-V anómala y la mala estabilidad en las células solares de perovskita.
En particular, las perovskitas de haluro mixto exhiben además una "segregación" de aniones de haluro fotoinducida bajo iluminación continua por encima de la banda prohibida, y el proceso es reversible cuando se elimina la iluminación. Este fenómeno de segregación se considera comúnmente como un efecto adverso para las aplicaciones optoelectrónicas y debe suprimirse.
El efecto más observado de la segregación de iones es el desplazamiento hacia el rojo en el pico de fotoluminiscencia (PL) desde la longitud de onda esperada para la aleación hasta una composición de yodo significativamente más alta. Generalmente se afirma que una aleación uniforme MAPbI1-x Brx segregaría en dominios ricos en yodo y ricos en bromo dentro del área iluminada.
Se han propuesto varios mecanismos microscópicos para explicar el fenómeno. Sin embargo, ninguno de ellos puede explicar sin ambigüedades todos los aspectos clave del fenómeno. De hecho, las características químicas y estructurales de las denominadas regiones "ricas en Br" y "ricas en I" aún no se comprenden bien, aunque implícitamente se asume que son simplemente aleaciones ricas en Br y ricas en I, respectivamente. /P>
En un nuevo artículo publicado en Light:Science &Applications por científicos de Empa−Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology, Suiza, la Universidad de Carolina del Norte en Charlotte, EE. la redistribución puede ocurrir en una escala macroscópica o mesoscópica mucho más allá del área iluminada en una escala proporcional al tamaño del haz de iluminación, hasta bastante más de mm. Este trabajo ofrece una perspectiva completamente nueva a la segregación de aniones "en el sitio" fotoinducida generalmente asumida en aleaciones de perovskita de haluros mixtos.
Los autores afirman que "específicamente, encontramos que bajo iluminación, dentro del área de iluminación, el pico PL se desplaza hacia el rojo desde la posición inicial; mientras que, al mismo tiempo, fuera del área iluminada, el pico PL de aleación se realza fuertemente en un área de anillo que rodea el área iluminada Además, el proceso es reversible, pero no monótono, exhibiendo oscilaciones amortiguadas de frecuencia ultra baja entre el anillo y el centro en términos de intensidad y posición de PL".
"Estas sorprendentes observaciones pueden explicarse porque los iones de Br libres se expulsan del área iluminada, lo que da como resultado un área con carga positiva y, al mismo tiempo, forma un anillo rico en Br con carga negativa, ambos fuera de la estequiometría de la aleación original. Este fenómeno puede ser visto como una analogía iónica de la formación de un anillo PL mesoscópico lejos del sitio iluminado en pozos cuánticos de GaAs/AlGaAs, como resultado de la disparidad en las longitudes de difusión de electrones y agujeros y, por lo tanto, sus perfiles espaciales", agregaron.
Los autores sugieren que el peculiar comportamiento oscilatorio podría reflejar una oscilación de plasma iónico o plasmón iónico, que no se ha informado en sólidos. Además de las implicaciones más amplias más allá del campo de las perovskitas de haluros, estos hallazgos ofrecen nuevos conocimientos sobre el mecanismo subyacente de la segregación de iones en las aleaciones de haluros mixtos, lo que hace que no sea necesariamente un fenómeno adverso para suprimir, sino algo potencialmente útil, por ejemplo, para la energía. almacenamiento. Como demostración prometedora, se midió un voltaje de alrededor de 0,4 V entre el centro y el anillo, lo que apunta a la posibilidad de una batería que pueda cargarse directamente con la luz. Químico busca respuestas sobre por qué el prometedor material de las células solares se degrada rápidamente
