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(nèi)部壓力傳輸介質(zhì)的限制，使用傳統(tǒng)的電氣技術(shù)測量金剛石砧座中的電荷遷移率和擴散長度具有挑戰(zhàn)性。

近日，中國科學(xué)院(CAS)大連化學(xué)物理研究所(DICP)金勝業(yè)教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組揭示了高壓下雜化鈣鈦礦優(yōu)異的載流子傳輸性能。

這項研究于 12 月 8 日發(fā)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(jié)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(fā)現(xiàn)，隨著壓力的增加，MAPbI 3微晶在 0.3-0.4 GPa 時表現(xiàn)出四方相到立方相變，在約 3 GPa 時表現(xiàn)出同構(gòu)相變。

此外，通過對金剛石砧座中載流子傳輸動力學(xué)的直接檢測，研究人員發(fā)現(xiàn)，當壓力超過 0.4 GPa 時，鈣鈦礦的擴散系數(shù)增加了 30% 以上。結(jié)合相應(yīng)的載流子壽命，他們發(fā)現(xiàn)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(yōu)異的載流子傳輸性能，即使壓力可能導(dǎo)致晶體出現(xiàn)顯著的結(jié)構(gòu)缺陷。

“這項工作揭示了壓力對 MAPbI 3鈣鈦礦中載流子傳輸?shù)挠绊?，并為利用壓縮來調(diào)整或優(yōu)化鈣鈦礦的光電特性鋪平了道路，”金教授說。