Металлоорганические галогенидные перовскиты были впервые применены в солнечных элементах около десяти лет назад. С тех пор они интенсивно изучаются для использования в светособирающих, фотонных и электронных транспортных устройствах, поскольку они обеспечивают востребованные оптические и диэлектрические свойства.
Они сочетают в себе высокую эффективность преобразования энергии традиционных неорганических фотоэлектрических устройств с недорогими материальными затратами и методами изготовления органических версий.
К настоящему времени исследования выдвинули гипотезу о том, что необычные электронные, магнитные и оптические свойства материалов связаны с эффектом Рашбы, механизмом, который контролирует магнитную и электронную структуру и время жизни носителей заряда. Но, несмотря на недавние интенсивные исследования и дебаты, убедительные доказательства эффектов Рашбы в объемных металлоорганических галогенидных перовскитах, используемых в наиболее эффективных перовскитных солнечных элементах, остаются весьма неуловимыми.
Ученые из лаборатории Эймса обнаружили это свидетельство с помощью терагерцового света, чрезвычайно сильных и мощных вспышек света с триллионами циклов в секунду, чтобы включить или синхронизировать «биение» квантового движения в образце материала; и вторая вспышка света для «прослушивания» биений, запускающая сверхбыстрый приемник для записи изображений колеблющегося состояния материи.
Этот подход преодолел ограничения традиционных методов обнаружения, которые не обладали разрешением или чувствительностью, чтобы уловить доказательства эффекта Рашбы, скрытые в атомной структуре материала.
«Наше открытие решает спор о наличии эффектов Рашбы: они действительно существуют в объемных металлогалогенных перовскитных материалах.- сказал Цзиган Ван, старший научный сотрудник лаборатории Эймса и профессор физики в Университете штата Айова. «Управляя квантовыми движениями атомов и электронов, чтобы спроектировать расщепленные полосы Рашбы, мы достигаем значительного скачка вперед в фундаментальном открытии эффекта, который был скрыт случайными локальными флуктуациями, а также открываем захватывающие возможности для спинтронных и фотоэлектрических приложений, основанных на квантовой электронике. контроль перовскитных материалов."
Исследование далее обсуждается в статье «Сверхбыстрое управление тонкой структурой экситона Рашба с помощью фононной когерентности в металлогалогеном перовските CH3NH3PbI3», автором которой является Z. Лю, C. Васвани, X. Ян, X. Чжао, Y. Яо, Z. Песня, D. Ченг, Y. Ши, L. Ло, D.-ЧАС. Мудиянселаге, C. Хуанг, Дж.-M. Парк, р.ЧАС.J. Ким, Дж.
Чжао, Y. Ян К.-M. Хо и Дж. Ванга; и опубликовано в Physical Review Letters.
Ван и его сотрудники из лаборатории Эймса и факультета физики и астрономии Университета штата Айова отвечали за терагерцовую спектроскопию квантовых биений, построение моделей и теоретическое моделирование функционала плотности.
Высококачественные перовскитовые материалы были предоставлены Университетом Толедо. Моделирование фононных спектров было выполнено в Китайском университете науки и технологий.