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Accès ouvert déclaré 2024 article

Revisiting Sub-Band Gap Emission Mechanism in 2D Halide Perovskites: The Role of Defect States

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High Resolution Image Download MS PowerPoint Slide Understanding the sub-band gap luminescence in Ruddlesden–Popper 2D metal halide hybrid perovskites (2D HaPs) is essential for efficient charge injection and collection in optoelectronic devices. Still, its origins are still under debate with respect to the role of self-trapped excitons or radiative recombination via defect states. In this study, we characterized charge separation, recombination, and transport in single crystals, exfoliated layers, and polycrystalline thin films of butylammonium lead iodide (BA 2 PbI 4 ), one of the most prominent 2D HaPs. We combined complementary defect- and exciton-sensitive methods such as photoluminescence (PL) spectroscopy, modulated and time-resolved surface photovoltage (SPV) spectroscopy, constant final state photoelectron yield spectroscopy (CFSYS), and constant light-induced magneto transport (CLIMAT), to demonstrate striking differences between charge separation induced by dissociation of excitons and by excitation of mobile charge carriers from defect states. Our results suggest that the broad sub-band gap emission in BA 2 PbI 4 and other 2D HaPs is caused by radiative recombination via defect states (shallow as well as midgap states) rather than self-trapped excitons. Density functional theory (DFT) results show that common defects can readily occur and produce an energetic profile that agrees well with the experimental results. The DFT results suggest that the formation of iodine interstitials is the initial process leading to degradation, responsible for the emergence of midgap states, and that defect engineering will play a key role in enhancing the optoelectronic properties of 2D HaPs in the future.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Revisiting Sub-Band Gap Emission Mechanism in 2D Halide Perovskites: The Role of Defect States
Date Crossref
08/08/2024
Éditeur
American Chemical Society (ACS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Hebrew University of Jerusalem pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • University of Southern California Department of Chemistry pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Los Alamos National Laboratory Theoretical Physics and chemistry of Materials pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • The Hebrew University Institute of Chemistry and The Center for Nanoscience and Nanotechnology pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure

Hebrew University of Jerusalem, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie et Department of Chemistry — University of Southern California, avec 2 autres affiliations.

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