Measuring the Exciton Binding Energy: Learning from a Decade of Measurements on Halide Perovskites and Transition Metal Dichalcogenides

卤化物 激子 单层 材料科学 结合能 光致发光 可信赖性 光电子学 纳米技术 凝聚态物理 原子物理学 物理 计算机科学 化学 无机化学 计算机安全
作者
Kameron R. Hansen,John Colton,Luisa Whittaker‐Brooks
出处
期刊:Advanced Optical Materials [Wiley]
卷期号:12 (3) 被引量:21
标识
DOI:10.1002/adom.202301659
摘要

Abstract The exciton binding energy ( E b ) is a key parameter that governs the physics of many optoelectronic devices. At their best, trustworthy and precise measurements of E b challenge theoreticians to refine models, are a driving force in advancing the understanding of a material system, and lead to efficient device design. At their worst, inaccurate E b measurements lead theoreticians astray, sow confusion within the research community, and hinder device improvements by leading to poor designs. This review article seeks to highlight the pros and cons of different measurement techniques used to determine E b , namely, temperature‐dependent photoluminescence, resolving Rydberg states, electroabsorption, magnetoabsorption, scanning tunneling spectroscopy, and fitting the optical absorption. Due to numerous conflicting E b values reported for halide perovskites (HP) and transition metal dichalcogenides (TMDC) monolayers, an emphasis is placed on highlighting these measurements in an attempt to reconcile the variance between different measurement techniques. It is argued that the experiments with the clearest indicators are in agreement on the following values: ≈350–450 meV for TMDC monolayers between SiO 2 and vacuum, ≈150–200 meV for hBN‐encapsulated TMDC monolayers, ≈200–300 meV for common lead‐iodide 2D HPs, and ≈10 meV for methylammonium lead iodide.
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