Un estudio, publicado en Nature Communications y dirigido por el Prof. Liu Xinfeng del Centro Nacional de Nanociencia y Tecnología (NCNST) de la Academia China de Ciencias (CAS), informó recientemente una mejora en la movilidad de los excitones en una perovskita de Ruddlesden-Popper (RPP) bidimensional (2D). .
La movilidad de los excitones es un factor crítico que influye en las propiedades optoelectrónicas del RPP 2D. Sin embargo, se observa que la movilidad de la RPP 2D es un orden de magnitud menor que la de la perovskita 3D correspondiente. Varios factores, como la aniquilación excitón-excitón, el acoplamiento entre capas y los defectos, pueden afectar el comportamiento del transporte de excitones en 2D RPP.
A pesar de los avances sustanciales, la correlación precisa entre el transporte de excitones y las propiedades de la red, especialmente en lo que respecta a las interacciones excitón-red, sigue siendo difícil de alcanzar. Además, existe una necesidad urgente de ajustar las interacciones excitón-fonón para adaptar las características de transporte de excitones para aplicaciones en optoelectrónica 2D basada en perovskita.
El grupo del profesor Liu en NCNST y los colaboradores de la Universidad Normal del Sur de China y la Universidad de Pekín lograron una movilidad de excitones aumentada acercándose al límite de Mott-Ioffe-Regel (MIR) en RPP 2D al anclar el catión de butil amonio blando con un metacrilato de polimetilo ( PMMA) en la superficie.
Los investigadores monitorearon directamente el proceso de propagación ultrarrápida de excitones en (BA)2 (MA)n-1 Pbn Yo3n+1 Perovskitas R-P mediante microscopía de fotoluminiscencia de resolución temporal. Revelaron que la movilidad de los excitones libres en escamas finas exfoliadas se puede mejorar a partir de unos 8 cm 2 V -1 s -1 hasta 280 cm 2 V -1 s -1 . La movilidad de este último está cerca del límite teórico del criterio de Mott-Ioffe-Regel.
Combinando mediciones ópticas y estudios teóricos, los investigadores revelaron que la mayor movilidad de los excitones se atribuye al anclaje de las moléculas de BA en la superficie mediante la red PMMA, lo que mejora significativamente la rigidez de la red y reduce el desorden.
Como resultado, la tasa de dispersión del potencial de deformación se reduce ocho veces a temperatura ambiente, lo que lleva a la transición de la propagación de excitones del régimen de salto al régimen de transporte en forma de banda.
Estos hallazgos ofrecen información valiosa sobre los mecanismos del transporte de excitones en perovskitas 2D con una red suave y arrojan luz sobre cómo ajustar las propiedades de transporte de excitones a través de la ingeniería de redes.
Más información: Yiyang Gong et al, Impulsar la movilidad de los excitones acercándose al límite de Mott-Ioffe-Regel en perovskitas de Ruddlesden-Popper mediante el anclaje del catión orgánico, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-45740-y
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
