通过控制表面复合逼近混合阳离子混合卤化物钙钛矿的光电性能极限
应用物理
2020-06-09 v1 材料科学
摘要
我们展示了表面复合在混合阳离子、混合卤化物钙钛矿 FA0.83Cs0.17Pb(I0.85Br0.15)3 中的关键作用。通过使用可聚合路易斯碱 (3-氨基丙基)三甲氧基硅烷 (APTMS) 钝化非辐射缺陷，我们改变了这些薄膜的性质。我们展示了平均少数载流子寿命 > 4 {\mu}s、近乎单指数单分子 PL 衰减，以及伴随的低激发通量下高外量子发光效率（>20%，对应于最大理论准费米能级分裂的约 97%）。我们通过多机构交叉验证的 XPS 和 UPS 测量确认了 FA0.83Cs0.17Pb(I0.85Br0.15)3 钙钛矿的组成与价带边位置。我们将 APTMS 表面钝化扩展到更高带隙双阳离子 (FA,Cs) 组分（1.7 eV、1.75 eV 和 1.8 eV）以及广泛使用的三阳离子 (FA,MA,Cs) 组分，并观察到表面钝化后 PL 与 PL 寿命的显著改善。最后，我们证明对于 FA0.83Cs0.17Pb(I0.85Br0.15)3，平均表面复合速度 (SRV) 在 APTMS 钝化后从约 1000 cm/s 降至约 10 cm/s。我们的结果表明，表面介导的复合是无 MA 混合阳离子混合卤化物薄膜中主要的非辐射损耗途径，其带隙范围各异；这也是多种钙钛矿活性层与反应性电接触中观察到的问题。本研究表明，表面钝化与接触工程将使这些材料实现接近理论极限的器件效率。
引用
@article{arxiv.2006.04025,
title = {Approaching the limits of optoelectronic performance in mixed cation mixed halide perovskites by controlling surface recombination},
author = {Sarthak Jariwala and Sven Burke and Sean Dunfield and Clayton Shallcross and Margherita Taddei and Jian Wang and Giles E. Eperon and Neal R. Armstrong and Joseph J. Berry and David S. Ginger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.04025},
year = {2020}
}