Étude du spectre d'émission lumineuse en fonction de la température des pérovskites quasi bidimensionnelles de type Ruddlesden⁃Popper

DU Zixiao ,  

DU Hainan ,  

HU Zhiping ,  

LUO Jiajun ,  

HUANG Sihao ,  

ZHAN Zijun ,  

LI Qian ,  

LIU Zhengzheng ,  

DU Juan ,  

LENG Yuxin ,  

摘要

Les halogénures de pérovskite quasi bidimensionnels de type Ruddlesden⁃Popper (R⁃P) possèdent d'excellentes propriétés optoélectroniques et suscitent un grand intérêt dans les dispositifs optoélectroniques tels que les cellules solaires, les diodes électroluminescentes et les lasers. Cependant, l'interaction entre excitons et phonons, qui affecte gravement la relaxation et le transport des porteurs de charge, n'a pas encore été pleinement élucidée. Par rapport à la structure pérovskite tridimensionnelle largement étudiée, les pérovskites quasi bidimensionnelles possèdent des structures de puits quantiques formées naturellement, avec une énergie de liaison des excitons plus élevée et des effets d'exciton plus évidents, mais les études sur leur interaction exciton-phonon restent limitées. Par conséquent, nous avons préparé par méthode en solution un film de pérovskite quasi bidimensionnelle de type R⁃P (PEA)2Csn-1PbnBr3n+1, avec un coefficient de gain atteignant ~1 090,62 cm-1, obtenant une émission amplifiée à seuil bas (~12,48 μJ/cm2). Sur cette base, nous avons étudié les propriétés d'émission lumineuse du film (PEA)2Csn-1PbnBr3n+1 en fonction de la température à l'aide de la spectroscopie de fluorescence à température variable (77~300 K) et de la spectroscopie d'absorption transitoire afin d'élucider l'effet de l'interaction exciton-phonon sur les performances d'émission lumineuse. Nous avons constaté que dans la plage de basse température (77~120 K), la variation de la bande interdite due à l'interaction exciton-phonon est relativement faible, la dilatation thermique du réseau primant ; avec l'augmentation de la température, l'interaction exciton-phonon a un impact plus marqué sur la variation de la bande interdite. Par ailleurs, l'interaction exciton-phonon conduit à un élargissement de la largeur de raie du spectre d'émission lumineuse, mais nous avons observé un rétrécissement anormal de la largeur de raie dans la plage de température 77~120 K, attribué au mécanisme de transfert d'énergie dans des puits quantiques multiples induits par l'effet de localisation ; ce n'est qu'après 120 K que l'élargissement spectral induit par l'interaction exciton-phonon suffit à inverser cette tendance. Cette étude de l'interaction exciton-phonon dans les pérovskites quasi bidimensionnelles offre une orientation précieuse pour améliorer les performances optiques des pérovskites quasi bidimensionnelles et leurs applications d'émission lumineuse.

关键词

interaction exciton-phonon; pérovskite quasi bidimensionnelle; élargissement du spectre; effet de localisation

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