合金ハイブリッドペロブスカイトにおける局所的電荷キャリア蓄積を経るフォトドーピングによる高効率ルミネセンス

金属ハライドペロブスカイトは、オプトエレクトロニクス応用向けの極めて優れた半導体として浮かび上がっている。一価のカチオンを置換することによって、ルミネセンス収率とデバイス効率の向上が見られた。今回我々は、カチオン合金化を制御して、電荷キャリアダイナミクスを変化させることで、混合ハライドペロブスカイトのオプトエレクトロニクス性能を向上させた。単一ハライドペロブスカイトとは異なり、太陽光照射条件をはるかに下回る光励起キャリア密度での高いルミネセンス収率が見いだされた。我々は、時間分解分光法を用いて、励起後数十ナノ秒以内に電荷キャリア再結合領域が二次から一次へ変化することを示す。我々は、光学バンドギャップのマイクロスケールマッピング、電気的ゲート制御による輸送測定、第一原理計算による裏付けを基に、電子状態におけるエネルギーの乱れの空間的変動によって局所的な電荷蓄積が生じ、p型とn型のフォトドープ領域が形成されることを実証し、太陽電池や発光ダイオードにおける低電荷注入時の高効率発光戦略を見いだした。