La distorsión de la red en los puntos cuánticos de perovskita de haluro de plomo conduce a una brecha de estructura fina y un latido cuántico de excitón coherente. Crédito:DICP
Un grupo de investigación dirigido por el Prof. Wu Kaifeng del Instituto de Física Química de Dalian (DICP) de la Academia de Ciencias de China (CAS), en colaboración con el Dr. Peter C. Sercel del Centro de Semiconductores Inorgánicos Orgánicos Híbridos para Energía, recientemente informó sobre la utilización de la distorsión de red en puntos cuánticos (QD) de perovskita de haluro de plomo para controlar su estructura fina de excitón.
El estudio fue publicado en Nature Materials el 8 de septiembre.
Es bien sabido que la forma o la anisotropía del cristal en los QD, que son pequeñas nanopartículas semiconductoras, da como resultado la división de energía de sus excitones ópticamente brillantes (pares de huecos de electrones unidos), conocida como división de estructura fina (FSS). Estos excitones forman un campo de juego importante para la ciencia de la información cuántica. Por ejemplo, el FSS de los excitones se puede explotar para el control coherente de los estados cuánticos para la computación cuántica, o para los pares de fotones entrelazados con polarización en la óptica cuántica, aunque para este último es importante suprimir la magnitud de la división.
Tradicionalmente, el estudio de FSS generalmente requiere uno o solo unos pocos QD a temperatura de helio líquido, debido a su sensibilidad al tamaño y forma de QD. Medir FSS a nivel de conjunto, y mucho menos controlarlo, parece imposible a menos que todos los puntos estén hechos para ser casi idénticos.
En este estudio, mediante el uso de absorción transitoria polarizada de femtosegundos a nivel de conjunto, los investigadores observaron FSS de excitón claro y brillante en CsPbI3 procesado en solución QD de perovskita, que se manifiesta como latidos cuánticos de excitón (oscilaciones periódicas de trazas cinéticas).
"Aún más sorprendente, la frecuencia de pulsación, determinada por la energía FSS, de una muestra dada puede controlarse continuamente cambiando la temperatura. Este es un resultado sin precedentes, lo que significa que ahora los científicos pueden controlar fácilmente FSS a través de la temperatura", dijo el Prof. Wu.
Los investigadores también encontraron que el FSS dependiente de la temperatura estaba relacionado con la red interesante y altamente dinámica de las perovskitas de haluro de plomo. Bajar la temperatura condujo a un marco octaédrico de yoduro de plomo más distorsionado.
Los cálculos indicaron que, debido a que estos QD de fase ortorrómbica en realidad todavía estaban limitados por la familia pseudocúbica de planos cristalinos, la distorsión de la red da como resultado una brecha de estructura fina que se evita entre los excitones brillantes. Esta brecha fue responsable de la FSS observada, y se pudo detectar a pesar de la heterogeneidad de tamaño y forma de QD en una muestra de conjunto.
"Distorsión de celosía en CsPbI3 Las perovskitas son bien conocidas en la comunidad fotovoltaica, ya que están relacionadas con el tema de la estabilidad de fase de las células solares de perovskita, pero nadie las ha conectado previamente de manera experimental con la estructura fina del excitón", dijo el profesor Wu. "Nuestro estudio demuestra que esta propiedad del material en realidad se puede aprovechar para controlar la división de excitones brillantes en puntos cuánticos para las tecnologías de la información cuántica". + Explore más
