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Science, First Release (9 mars 2017)

Des bords coupants pour l’exciton sur les pérovskites hybrides

 

Des bords coupants pour l'exciton sur les pérovskites hybrides

Dissociation interne extrêmement efficace des excitons dans les pérovskites 2D en couches via des états électroniques localisés sur les rebords des films minces.

La compréhension et le contrôle du transport de charges électriques et du flux d’énergie dans les semiconducteurs de basse dimensionnalité, tels que les puits quantiques, ont permis l’élaboration de dispositifs opto-électroniques très performants.

Le confinement quantique à l’œuvre dans ces puits conduit habituellement à des charges photo-générées, les paires électron-trou ou « excitons », fortement liées par des interactions de Coulomb. Les efforts communs des équipes de Los Alamos, Northwestern, Brookhaven et Rennes ont montré que ce phénomène est beaucoup plus riche dans les films minces de pérovskites hybrides lamellaires.
On retrouve dans ces matériaux, une alternance de couches de molécules organiques (ici le butylammonium) séparées par une couche hybride organique-inorganique où les cavités laissées par les octaèdres PbI6 sont comblées par des cations méthylammonium.

 
© J.-C. Blancon/LANL
 

Quand l’épaisseur de cette couche hybride compte au moins 3 octaèdres, le consortium franco-américain a mis en évidence l’émergence d’états de bord qui permettent la conversion spontanée des paires électron-trou en porteurs de charge libres. Ce phénomène a des implications majeures sur les performances des dispositifs à base de pérovskites en couche, comme démontré dans le cas de cellules solaires et de diodes électroluminescentes.

 
Contacts
Jacky EVEN, Fonctions Optiques pour les Technologies de l’informatiON (Foton)
jacky.even insa-rennes.fr
02 23 23 82 95 / 06 88 99 32 60
Laurent PEDESSEAU, Fonctions Optiques pour les Technologies de l’informatiON (Foton)
laurent.pedesseau insa-rennes.fr
02 23 23 88 69
Claudine KATAN, Institut des sciences chimiques de Rennes (ISCR)
claudine.katan univ-rennes1.fr
02 23 23 56 82
Mikaël KEPENEKIAN, Institut des sciences chimiques de Rennes (ISCR)
mikael.kepenekian univ-rennes1.fr
02 23 23 31 59
 
Partenaires

LANL (Los Alamos, USA), Northwestern University (Evanston, USA), BNL (Upton, USA), Rice University (Houston, USA)

 
Référence

Extremely efficient internal exciton dissociation through edge-states in layered 2D perovskites, J.-C. Blancon, H. Tsai, W. Nie, C. C. Stoumpos, L. Pedesseau, C. Katan, M. Kepenekian, C. M. M. Soe, K. Appavoo, M. Y. Sfeir, S. Tretiak, P. M. Ajayan, M. G. Kanatzidis, J. Even, J. J. Crochet, A. D. Mohite. Science 9 mars 2017 [1], DOI : 10.1126/science.aal4211

Voir en ligne :


[1This paper will be published online by the journal Science and AAAS, via « First Release », on Thursday, 9 March 2017 (the article will appear at a later date in print)