卤化物与硫族化物钙钛矿半导体的振动性质差异及其对光电性能的影响

我们报告了对两种钙钛矿半导体——硫族化物 BaZrS$_3$ (BZS) 和卤化物 CsPbBr$_3$ (CPB) ——的温度依赖性光致发光和结构动力学的比较研究。这些材料具有相似的晶体结构和直接带隙，但我们发现它们具有截然不同的光电和振动性质。两种材料都表现出热激活的非辐射复合，但 BZS 中的非辐射复合速率比 CPB 快两到四个数量级。拉曼光谱显示，声子非谐效应在 CPB 中远比在 BZS 中显著。此外，尽管两种材料都因低能极性光学声子而表现出大的介电响应，但 CPB 中的声子能量明显低于 BZS。我们的结果表明，BZS 中的电子 - 声子耦合在非辐射复合方面比 CPB 更有效，并且 BZS 可能也具有比 CPB 高得多的非辐射复合中心浓度。CPB 中的低缺陷浓度可能与晶格重构的容易程度有关，这以非谐键合为典型特征。这些差异在多大程度上是硫族化物和卤化物钙钛矿固有的，以及在多大程度上可以通过材料加工受到影响，仍有待观察；比较 BZS 单晶和薄膜的结果令人乐观。