高壓下雜化鈣鈦礦優異的載流子傳輸性能

在鈣鈦礦光電器件中，載流子遷移率(或擴散率)和擴散長度是決定性能的基本屬性。然而，由于金剛石砧座的工作空間小和內部壓力傳輸介質的限制，使用傳統的電氣技術測量金剛石砧座中的電荷遷移率和擴散長度具有挑戰性。

近日，中國科學院(CAS)大連化學物理研究所(DICP)金勝業教授領導的研究小組揭示了高壓下雜化鈣鈦礦優異的載流子傳輸性能。

這項研究于 12 月 8 日發表在ACS 能源快報上。

通過將時間分辨和 PL 掃描成像顯微鏡與金剛石砧細胞裝置相結合，研究人員在高達 5.7 GPa 的高壓下原位測量了 MAPbI 3鈣鈦礦微晶中的光致載流子傳輸，此時鈣鈦礦保留了單晶相。

他們發現，隨著壓力的增加，MAPbI 3微晶在 0.3-0.4 GPa 時表現出四方相到立方相變，在約 3 GPa 時表現出同構相變。

此外，通過對金剛石砧座中載流子傳輸動力學的直接檢測，研究人員發現，當壓力超過 0.4 GPa 時，鈣鈦礦的擴散系數增加了 30% 以上。結合相應的載流子壽命，他們發現在不同壓力下載流子擴散長度(LD) 為 5 至 8 微米。

該研究表明，MAPbI 3鈣鈦礦在壓力處理下可以保持其優異的載流子傳輸性能，即使壓力可能導致晶體出現顯著的結構缺陷。

“這項工作揭示了壓力對 MAPbI 3鈣鈦礦中載流子傳輸的影響，并為利用壓縮來調整或優化鈣鈦礦的光電特性鋪平了道路，”金教授說。