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Ultrafast femtosecond pressure modulation of structure and exciton kinetics in 2D halide perovskites for enhanced light response and stability

飞秒 激子 材料科学 钙钛矿(结构) 激光器 超短脉冲 光电子学 纳米晶 带隙 纳米技术 光学 凝聚态物理 化学 结晶学 物理
作者
Chunpeng Song,Huanrui Yang,Feng Liu,Gary J. Cheng
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:12 (1) 被引量:37
标识
DOI:10.1038/s41467-021-25140-2
摘要

Abstract The carriers’ transportation between layers of two-dimensional (2D) perovskites is inhibited by dielectric confinement. Here, for the first time, we employ a femtosecond laser to introduce ultrafast shock pressure in the range of 0~15.45 GPa to reduce dielectric confinement by modulating the structure and exciton dynamics in a perovskite single crystal (PSCs), e.g. (F-PEA) 2 PbI 4 (4-fluorophenethylammonium, F-PEA). The density functional theory (DFT) simulation and experimental results show that the inorganic framework distortion results in a bandgap reduction. It was found that the exciton-optical phonon coupling and free excitons (FEs) binding energy are minimized at 2.75 GPa shock pressure due to a reduction in dielectric confinement. The stability testing under various harsh light and humid thermal conditions shows that femtosecond laser shocking improves the stability of (F-PEA)2PbI4 PSCs. Femtosecond laser shock processing provides a new approach for regulating the structure and enhancing halide perovskite properties.
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