提高卤化物钙钛矿半导体材料的光电性能需要抑制非辐射载流子陷阱俘获效应，研究发现间隙碘原子是一种深能级缺陷位点和载流子复合位点。诺森比亚大学Lucy D. Whalley、伦敦帝国理工学院Aron Walsh等报道分析其中的载流子陷阱的量子动力学，研究了间隙碘位点上的快速、不可逆电子捕获过程。该过程中的Huang-Rhys因子达到300，说明软半导体材料中的强电子-声子复合现象。
声子模的频率达到53 cm-1，电子捕获系数达到1×10-10cm3s-1，反比参与率IPR（inverse participation ratio）用于对局域化的声子模进行量化，揭示了抑制八面体旋转是提高缺陷容忍性的重要方法。
由于复合钙钛矿材料的本征软特性，导致电子-声子强耦合作用、电子捕获过程中八面体的高位移变化。弛豫过程导致较高的Huang–Rhys因子，导致快速非辐射电子捕获。作者发现中性碘间隙位点的电子捕获作用是可逆的过程，从能量上看不利于电子移动到能带或者通过空穴湮灭。
参考文献
Lucy D. Whalley*, Puck van Gerwen, Jarvist M. Frost, Sunghyun Kim, Samantha N. Hood, and Aron Walsh*, Giant Huang–Rhys Factor for Electron Capture by the Iodine Intersitial in Perovskite Solar Cells, J. Am. Chem. Soc. 2021
DOI: 10.1021/jacs.1c03064
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c03064
原文刊载于【知光谷】公众号
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