甲基铠霉锂钠钙钛矿材料中电子响应随温度和载流子浓度的变化

理解光激发金属卤化物钙钛矿材料中的载流子动力学是实现光电器件（如光伏电池，低载流子浓度）和激光器（高载流子浓度）的关键。浅阱态处的捕获过程（低载流子浓度）以及高浓度下的多体复合，可显著改变光激发载流子的动力学行为。我们结合光泵/太赫兹探测和瞬态吸收光谱，对甲基铠霉锂钠钙钛矿材料中在10^14-10^19 cm-3载流子浓度范围内（78-315K温度范围）的载流子响应进行了系统研究。在载流子浓度低于约10^15 cm-3（室温、阳光条件）时，载流子在浅阱态中快速捕获，捕获时间为几皮秒级。随着激发载流子浓度的增加，捕获过程趋于饱和，载流子响应趋于稳定，持续时间可达数百皮秒，此时载流子浓度约为10^17 cm-3。当载流子浓度超过10^18 cm-3时，出现慕特转移：重叠的载子波函数导致快速湮灭，通过阿格尔复合过程实现，该过程持续时间仅为几皮秒。我们绘制了从78K到315K的阱态主导、直接复合主导和慕特主导的密度 regime 图，最终构建了电子相图。这些发现阐明了在不同运行条件下载流子的行为，为在低（如光伏）和高（如激光）载流子浓度 regime 的光电器件材料优化提供了指导。