Accueil > A la une

Propriétés excitoniques et couplage électron-phonon dans les monocristaux de perovskites hybrides

publié le , mis à jour le

Propriétés excitoniques et couplage électron-phonon dans les monocristaux de perovskites hybrides


Depuis 2012, la pérovskite hybride organique-inorganique de formule chimique CH3NH3PbI3 est l’objet d’un immense intérêt du fait de ses performances remarquables comme matériau absorbeur pour les cellules solaires. Les progrès dans la synthèse du matériau et l’optimisation des dispositifs sont rapides mais au niveau fondamental, les propriétés à l’origine de ces performances ne sont pas encore complètement comprises. En particulier, les propriétés excitoniques de ce matériau sont beaucoup discutées. De nombreuses études se sont concentrées sur les couches minces de CH3NH3PbI3, utilisées dans les dispositifs. Toutefois, les propriétés photophysiques de ces films polycristallins sont dominées par les défauts extrinsèques formés au niveau des joints de grains micrométriques.


Dans ce contexte, l’étude de monocristaux CH3NH3PbI3 de grande qualité cristalline (Figure (a)) permet de remonter aux propriétés intrinsèques du matériau. En particulier, l’émission excitonique libre (notée FE) à basse température a pu être identifiée en photoluminescence pour la première fois (Figure (b)). Cette émission est totalement absente des couches minces, dont l’émission est dominée par les défauts. L’exciton libre présente un important élargissement homogène en fonction de la température (Figure (c)), dont l’analyse a permis de mettre en évidence un fort couplage électrons-phonons LO jusqu’aux basses températures.



Figure : (a) Image MEB d’un monocristal de CH3NH3PbI3. (b) Carte de photoluminescence montrant la bande d’émission des défauts (LE) et l’émission excitonique libre à basse température (FE). (c) Emission excitonique libre à différentes températures.


L’étude publiée dans The Journal of Physical Chemistry Letters est le fruit d’une collaboration entre chimistes et physiciens de l’équipe Nanophotonique du LAC, du GEMaC à Versailles, du LPS (Orsay) et du laboratoire FOTON (Rennes).


En savoir plus : Narrow line width excitonic emission in organic−inorganic lead iodide perovskite single crystals, H. Diab, G. Trippé-Allard, F. Lédée, K. Jemli, C. Vilar, G. Bouchez, V. L.R. Jacques, A. Tejeda, J. Even, J.-S. Lauret, E. Deleporte, and D. Garrot, J. Phys. Chem. Lett. 2016, 7, pp 5093–5100


Contact : Damien Garrot (Gemac, Versailles), Emmanuelle Deleporte et Jean-Sébastien Lauret (Nanophotonique)