Estudio del espectro de emisión lumínica dependiente de la temperatura de perovskitas cuasi bidimensionales tipo Ruddlesden⁃Popper

DU Zixiao ,  

DU Hainan ,  

HU Zhiping ,  

LUO Jiajun ,  

HUANG Sihao ,  

ZHAN Zijun ,  

LI Qian ,  

LIU Zhengzheng ,  

DU Juan ,  

LENG Yuxin ,  

摘要

Los perovskitas haluros cuasi bidimensionales tipo Ruddlesden⁃Popper (R⁃P) poseen excelentes propiedades optoelectrónicas y han recibido amplia atención en dispositivos optoelectrónicos como células solares, diodos emisores de luz y láseres, pero la interacción entre excitones y fonones que afecta severamente la relajación y el transporte de portadores aún no se ha revelado completamente. En comparación con la estructura de perovskita tridimensional ampliamente estudiada, las perovskitas cuasi bidimensionales tienen estructuras de pozo cuántico formadas naturalmente, con mayor energía de enlace excitónico y efectos excitónicos más evidentes, pero la investigación sobre su interacción excitón-fonón sigue siendo escasa. Por lo tanto, preparamos películas de perovskita tipo R⁃P cuasi bidimensional (PEA)2Csn-1PbnBr3n+1 mediante el método de solución, con un coeficiente de ganancia tan alto como ~1090.62 cm-1, logrando una emisión espontánea amplificada con un umbral bajo (~12.48 μJ/cm2). Basados en esto, estudiamos las propiedades de emisión lumínica de la película (PEA)2Csn-1PbnBr3n+1 con el cambio de temperatura mediante espectroscopía de fluorescencia variable en temperatura (77~300 K) y técnicas de espectroscopia de absorción transitoria para esclarecer el efecto de la interacción excitón-fonón en su rendimiento lumínico. Se encontró que en el rango de baja temperatura (77~120 K), el cambio en la brecha de banda inducida por la interacción excitón-fonón es relativamente débil, dominando la expansión térmica de la red; con el aumento de la temperatura, la interacción excitón-fonón tiene un impacto mayor en el cambio de la brecha de banda. Por otro lado, la interacción excitón-fonón provoca el ensanchamiento de la línea espectral de emisión lumínica, pero observamos un fenómeno anómalo de estrechamiento del ancho de línea en el rango de 77~120 K, atribuido al mecanismo de transferencia de energía en pozos cuánticos múltiples causado por el efecto de localización; hasta después de 120 K, el ensanchamiento de la línea espectral inducido por la interacción excitón-fonón es suficiente para invertir esta tendencia. Este estudio de la interacción excitón-fonón en perovskitas cuasi bidimensionales es valioso para mejorar las propiedades ópticas de las perovskitas cuasi bidimensionales y sus aplicaciones luminiscentes.

关键词

interacción excitón-fonón; perovskita cuasi bidimensional; ensanchamiento espectral; efecto de localización

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