Một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications và do Giáo sư Liu Xinfeng từ Trung tâm Khoa học và Công nghệ Nano Quốc gia (NCNST) của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) dẫn đầu, gần đây đã báo cáo sự tăng cường khả năng di chuyển của exiton trong môi trường hai chiều (2D) Ruddlesden-Popper perovskite (RPP).
Vận chuyển Exciton trong các mảnh tẩy tế bào chết (BA) 2 PbI 4 RPP được bao bọc bởi lớp phủ và PMMA. Nhà cung cấp: Truyền thông Tự nhiên (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-45740-y
Độ linh động của Exciton là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tính chất quang điện tử của 2D RPP. Tuy nhiên, độ linh động của RPP 2D được quan sát là thấp hơn một bậc so với perovskite 3D tương ứng. Các yếu tố khác nhau như sự hủy diệt exciton-exciton, sự liên kết giữa các lớp và các khiếm khuyết có thể ảnh hưởng đến hành vi vận chuyển exciton trong RPP 2D.
Mặc dù đã có những tiến bộ đáng kể, nhưng mối tương quan chính xác giữa khả năng vận chuyển của exciton và tính chất mạng, đặc biệt là liên quan đến tương tác giữa mạng lưới và chất kích thích, vẫn còn khó nắm bắt. Hơn nữa, có một nhu cầu cấp thiết là phải điều chỉnh các tương tác giữa exciton-phonon để điều chỉnh các đặc tính vận chuyển của exciton cho các ứng dụng trong quang điện tử dựa trên perovskite 2D.
Nhóm của Giáo sư Liu tại NCNST, và các cộng tác viên từ Đại học Sư phạm Nam Trung Quốc và Đại học Bắc Kinh, đã đạt được khả năng di chuyển của exiton được tăng cường tiến gần đến Giới hạn Mott-Ioffe-Regel (MIR) trong RPP 2D bằng cách neo cation butyl amoni mềm với polymethyl methacrylate ( mạng PMMA) trên bề mặt.
Các nhà nghiên cứu đã trực tiếp theo dõi quá trình lan truyền của exiton cực nhanh trong (BA)2(MA)n-1PbnI3n+1 RP perovskites bằng kính hiển vi phát quang phân giải theo thời gian. Họ tiết lộ rằng khả năng di chuyển của exciton tự do trong các vảy mỏng được tẩy tế bào chết có thể được cải thiện từ khoảng 8 cm2V-1s-1 đến 280 cm2V-1s-1. Tính di động của cái sau gần với giới hạn lý thuyết của tiêu chí Mott-Ioffe-Regel.
Kết hợp các phép đo quang học và nghiên cứu lý thuyết, các nhà nghiên cứu tiết lộ rằng khả năng di chuyển của exciton được tăng cường là do mạng PMMA gắn kết các phân tử BA bề mặt, giúp cải thiện đáng kể độ cứng của mạng và giảm tình trạng rối loạn.
Kết quả là tốc độ tán xạ thế năng biến dạng giảm 8 lần ở nhiệt độ phòng, dẫn đến sự chuyển đổi quá trình lan truyền của exiton từ chế độ nhảy sang chế độ vận chuyển giống như dải.
Những phát hiện này cung cấp những hiểu biết sâu sắc có giá trị về cơ chế vận chuyển exiton trong perovskite 2D với mạng mềm và làm sáng tỏ cách điều chỉnh các đặc tính vận chuyển exciton thông qua kỹ thuật mạng tinh thể.
Mời đối tác xem hoạt động của Pacific co.ltd:
Fanpage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLtd
