陷阱态、离子迁移和界面对卤化物钙钛矿单晶体、多晶体和厚膜器件的载流子传输的影响
摘要：金属卤化物钙钛矿材料(MHPs)中离子和电子混合的电荷传输性质以及形态和界面缺陷的作用对于提高基于MHP的光电器件的性能至关重要。我们展示了对于MAPbX3 (X = I, Br 和 Cl)的并行研究结果，它们以溶液处理的多晶粉末形式合成，并通过一种简易的低温辅助技术生长为单晶。我们研究了单晶和多晶样品中离子-电子传输性质(包括压片和厚膜) ，以比较与卤化物离子迁移相关的缺陷和陷阱状态对于设备形态和晶界以及电极界面的影响。通过介电和空间电荷受限电流(SCLC)暗态I-V测量，并使用离子-电子模型进行模拟来确定卤化物离子的迁移性和电子或空穴的库伦俘获。发现电荷捕获缺陷截面与模拟的卤化物离子密度Nion成正比，Nion的范围为10^16 cm^−3至10^22 cm^−3，具体取决于卤化物离子。通过I-V测量得到的陷阱态密度Ntrap约为10^9 cm^−3至10^10 cm^−3，较之前的报道较低。单晶MAPbI3器件表现出较低的捕获截面(sigma约为10^−16 cm^−2)，较高的迁移率(mu约为196 cm^2/V-s)和较大的扩散长度(LD约为6 μm)。研究结果表明，通过减小晶界效应以及界面工程来防止卤化物离子在电极处积累可以抑制非辐射能量损失和载流子俘获，进而增强传输性质。
作者：Mohd Warish, Gaurav Jamwal, Zara Aftab, Nidhi Bhatt, and Asad Niazi
论文ID：2304.12701
分类：Applied Physics
分类简称：physics.app-ph
提交时间：2023-04-26