ハロゲン化物間質欠損を処理および排除することにより、アルカリ金属を使用してハロゲン化ハロゲン化したペロブスカイトのキャリアの寿命を延ばす

ハロゲン化物間質などの欠陥は、電荷組換えセンターとして機能し、ハロゲン化物ペロブスカイトの分解を誘発し、これらの材料の応用に大きな障害を生み出します。アルカリの金属ドーパントは、ペロブスカイトのパフォーマンスを大幅に改善します。ab initio非断熱分子動力学を使用して、アルカリが好ましい効果をもたらすことが実証されています。ハロゲン化物の形成エネルギーは、アルカリドーパントの存在下で最大4倍に増加するため、欠陥濃度は減少します。欠陥が存在する場合、アルカリの金属はそれらに強く結合します。ハロゲン化物間質は、充電キャリアを急速に閉じ込めることを導入しています。アルカリはトラップ状態を排除し、高い電流密度を維持するのに役立ちます。さらに充電するために、間質は電荷の組換えを加速します。間質性を固定することにより、アルカリは、欠陥のないペロブスカイトよりも最大7倍長く、欠陥のあるペロブスカイトよりも最大30倍長いキャリアの寿命をかけます。

Defects, such as halide interstitials, act as charge recombination centers, induce degradation of halide perovskites, and create major obstacles to applications of these materials. Alkali metal dopants greatly improve perovskite performance. Using ab initio nonadiabatic molecular dynamics, it is demonstrated that alkalis bring favorable effects. The formation energy of halide interstitials increases by up to a factor of four in the presence of alkali dopants, and therefore, defect concentration decreases. When defects are present, alkali metals strongly bind to them. Halide interstitials introduce mid-gap states that rapidly trap charge carriers. Alkalis eliminate the trap states, helping to maintain high current density. Further to charge trapping, the interstitials accelerate charge recombination. By passivating the interstitials, alkalis make carrier lifetimes up to seven times longer than in defect-free perovskites and up to thirty times longer than in defective perovskites.