微秒级偏极性开关揭示卤化物钙钛矿界面隐藏的载流子动力学
材料科学
2025-09-22 v2
摘要
我们提出了一种基于快速偏极性开关（BiPS）的时域技术，用于探测卤化物钙钛矿单晶中的载流子传输和近表面缺陷。该方法利用界面提取势垒，导致载流子积聚并在偏极性反转后释放。BiPS结合了200 nm至2微米的表面灵敏度与毫米尺度的覆盖范围，使其能够重建内部场轮廓、探测至10^9 cm^-3的体空间电荷，并分辨微秒至毫秒尺度的陷阱动力学。在我们的实验 setup 中，表面态检测限为10^9 cm^-2，可通过优化照明和读出进一步提高。应用于熔融生长的CsPbBr3（Cr/Cr）和溶液生长的MAPbBr3（Cr/SnO2/Cr），BiPS揭示了驱动空穴积聚和缺陷填补的界面势垒。CsPbBr3显示约3×10^11 cm^-3的长寿命空间电荷和约250倍的空穴提取速度远快于MAPbBr3，而陷阱分析结果显示捕获时间为1-100微秒，脱捕时间为20微秒至3毫秒，以及300-500 meV的活化能。BiPS因此提供了对隐藏界面过程的直接访问，使电子和离子贡献能够分离，并为评估接触和指导卤化物钙钛矿光电子器件中的缺陷工程提供了一个稳健的平台。
引用
@article{arxiv.2501.09047,
title = {Microsecond Bias Polarity Switching Reveals Hidden Charge Dynamics at Halide Perovskite Interfaces},
author = {Marián Betušiak and Roman Grill and Eduard Belas and Petr Praus and Mykola Brynza and Mariselvam Karuppaiya and Mahshid Ahmadi and Jonghee Yang and Artem Musiienko},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.09047},
year = {2025}
}
备注
25 pages, 8 figures in main article; SI 13 pages, 10 figures