2次元鉛ハロゲン化物ペロブスカイトのテラヘルツ変調と超高速特性

近年、2次元（2D）ハロゲン化物ペロブスカイトは、その優れた光電特性と高い環境安定性により、太陽電池と光電子装置で広く使用されています。ただし、2Dハロゲン化物ペロブスカイトのテラヘルツ（THZ）と超高速応答はめったに研究されておらず、2Dペロブスカイトに基づいた調整可能なテラハーツデバイスの開発と用途が制限されています。ここでは、2D R-Pタイプ（PEA）2（MA）2PB3I10ペロブスカイトフィルムは、THZと超高速特性を研究するために、ワンステップスピンコーティングプロセスによって石英基板上に製造されています。自家製の超高速光学ポンプTHZプローブ（OPTP）システムに基づいて、2Dペロブスカイトフィルムは、量子閉じ込め効果のためにポンプ出力で約10％の強度変調深度と約3 psの超高速緩和時間を示しています。。光発生したキャリアの組換えメカニズムをさらに分析するために、3つの指数関数機能を使用して、キャリアの減衰プロセスを適合させ、それぞれ自由キャリアの組換え、励起子組換え、トラップ支援組換えに由来する3つの異なる減衰チャネルを取得します。さらに、異なるポンププローブ遅延時間での光伝導器の変化（∆σ）もdrude-smithモデルを使用して調査され、100 mWのポンプ出力のτp= 0 psで600秒/mの最大差が得られます。したがって、これらの結果は、2D（PEA）2（MA）2PB3I10フィルムが高性能調整可能で超高速THZデバイスに潜在的な用途があることを示しています。

In recent years, two-dimensional (2D) halide perovskites have been widely used in solar cells and photoelectric devices due to their excellent photoelectric properties and high environmental stability. However, the terahertz (THz) and ultrafast responses of the 2D halide perovskites are seldom studied, limiting the developments and applications of tunable terahertz devices based on 2D perovskites. Here, 2D R-P type (PEA)2(MA)2Pb3I10 perovskite films are fabricated on quartz substrates by a one-step spin-coating process to study their THz and ultrafast characteristics. Based on our homemade ultrafast optical pump-THz probe (OPTP) system, the 2D perovskite film shows an intensity modulation depth of about 10% and an ultrafast relaxation time of about 3 ps at a pump power of 100 mW due to the quantum confinement effect. To further analyze the recombination mechanisms of the photogenerated carriers, a three-exponential function is used to fit the carrier decay processes, obtaining three different decay channels, originating from free carrier recombination, exciton recombination, and trap-assisted recombination, respectively. In addition, the photoconductor changes (∆σ) at different pump-probe delay times are also investigated using the Drude-Smith model, and a maximum difference of 600 S/m is obtained at τp = 0 ps for a pump power of 100 mW. Therefore, these results show that the 2D (PEA)2(MA)2Pb3I10 film has potential applications in high-performance tunable and ultrafast THz devices.