الأثر التقييدي لسماكة الغشاء على سلوك الأنبعاث التلقائي المتضخم من ميثيلامونيوم يوديد الرصاص
Title 4. A Restraining Effect of Film Thickness on the Behavior of Amplified Spontaneous Emission from Methylammonium Lead Iodide Perovskite
الباحث الرئيس محمد نذير الدين خان
التخصص: الفيزياء
التخصص الدقيق: Laser and Nanophysics
المستخلص: لقد بينا سلوك الانبعاث التلقائي المضخم (ASE) من أغشية البيروفسكايت لميثيلامونيوم الرصاص (CH3NH3PbI3) عند سماكات مختلفة. تناقصت عتبة الكثافة الحاملة للانبعاث التلقائي المضخم بشكل ملحوظ مع السماكة، مما يشير إلى وجود مصائد مختلفة لأغشية البيروفسكايت ذات السماكة الصغيرة. نعزو هذا السلوك إلى وجود حالات سطحية يمكن أن تنتج من خطوات عملية التصنيع المختلفة للعينات صغيرة السمك. زادت عتبة كثافة الحامل عتبة للانبعاث التلقائي المضخم من 3.29 × 1018 سم -3 لغشاء سمكه 650 نانومتر إلى 7.73 × 1018 سم -3 لغشاء سمكه 80 نانومتر. تنبه هذه الدراسة من أنه في حين أن تقليل سماكة الفيلم له أهمية عملية في تقليل تيار مضخة عتبة كثافة الحاملة للأنبعاث التلقائي المضخم ( على سبيل المثال في مصابيح LED التي تعمل بالكهرباء، في الثنائيات الباعثة للضوء التي تعمل بالكهرباء ، معالجة محلول البيروفسكايت، إعادة اكتشافها حديثًا لتطبيقاتها الضوئية والفولطية الضوئية المحتملة)، إلا أنه من الممكن أن يكون عامل مقيد. لوحظ أيضًا إعادة تطبيع فجوة النطاق (BGR) في الأفلام المحضرة كتحول أحمر في قمة الانبعاث التلقائي المضخم عند زيادة طاقة الضخ، ويقدر معامل إعادة تطبيع فجوة النطاق (ASE ) تقريباً بحوالي 6.3 × 10-8 eV.cm.
Abstract: We report amplified spontaneous emission (ASE) behavior from methylammonium lead iodide (CH3NH3PbI3) perovskite films of different thicknesses. The ASE threshold carrier density noticeably decreased with thickness, indicating the existence of different traps with perovskite films of smaller thicknesses. We attribute this behavior to the presence of surface states, whose origins can result from different practical fabrication steps with samples of small thicknesses. The ASE threshold carrier density (nth) increased from 3.29 × 1018 cm-3 at a film thickness of 650 nm to 7.73 × 1018 cm-3 at a film thickness of 80 nm. Our work warns that while decreasing the film thickness is of practical importance to reduce the ASE threshold pump current, in electrically-driven LEDs for example, the solution-processing of perovskites, newly re-discovered for their potential photonic & photovoltaic applications, can be a restraining factor. Band gap renormalization (BGR) is also observed in the prepared films as a red-shift in the ASE peak with increasing the pump power, and the BGR coefficient is estimated to be ~ 6.3 x 10-8 eV.cm.