Research of charge carrier transfer processes in films of colloidal quantum dots of CsPbBr3 perovskites by pump-probe spectroscopy

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Colloidal quantum dots of CsPbBr₃ perovskites have been synthesised. The average size and polydispersity of the nanocrystals were determined to be 8.3 nm and 16%, respectively. The nanocrystals were employed in the fabrication of thin films via two distinct methods: drop casting and spin coating. The process of charge carrier transport was investigated through the use of laser femtosecond pump-probe spectroscopy. A proposed interpretation of the time-dependent shift of the lumen peak is presented. The Einstein–Smoluchowski equation was employed to estimate the mobility of charge carriers in the films.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. A. Galyshko

Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)

Email: pevtsov.dn@mipt.ru
Russian Federation, Dolgoprudnyi

G. A. Lochin

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences; Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)

Email: pevtsov.dn@mipt.ru
Russian Federation, Chernogolovka; Dolgoprudnyi

D. N. Pevtsov

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences; Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)

Author for correspondence.
Email: pevtsov.dn@mipt.ru
Russian Federation, Chernogolovka; Dolgoprudnyi

A. V. Aybush

Federal Research Centre for Chemical Physics named after N.N. Semenov, Russian Academy of Sciences

Email: pevtsov.dn@mipt.ru
Russian Federation, Moscow

F. E. Gostev

Federal Research Centre for Chemical Physics named after N.N. Semenov, Russian Academy of Sciences

Email: pevtsov.dn@mipt.ru
Russian Federation, Moscow

I. V. Shelaev

Federal Research Centre for Chemical Physics named after N.N. Semenov, Russian Academy of Sciences

Email: pevtsov.dn@mipt.ru
Russian Federation, Moscow

V. A. Nadtochenko

Federal Research Centre for Chemical Physics named after N.N. Semenov, Russian Academy of Sciences; Lomonosov Moscow State University

Email: pevtsov.dn@mipt.ru

Department of Chemistry

Russian Federation, Moscow; Moscow

S. B. Brichkin

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences; Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)

Email: pevtsov.dn@mipt.ru
Russian Federation, Chernogolovka; Dolgoprudnyi

V. F. Razumov

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences; Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)

Email: pevtsov.dn@mipt.ru
Russian Federation, Chernogolovka; Dolgoprudnyi

References

  1. Akkerman Q.A., Rainò G., Kovalenko M.V. et al. // Nature materials. 2018. V. 17. № 5. P 394.
  2. Dey A., Ye J., De A., Debroye E. et al. // ACS nano. 2021. V. 15. № 7. P. 10775.
  3. de Weerd C., Gomez L., Zhang, H. et al. // J. Phys. Chem. C. 2016. V. 120. № 24. P. 13310.
  4. Song J., Li J., Li X. et al. Advanced Materials (Deerfield Beach, Fla.). 2015. V. 27. № 44. P. 7162.
  5. Wu X., Tan L. Z., Shen X. et al. // Science advances. 2017. V. 3. № 7. P. e1602388.
  6. Liu X., Zeng P., Chen S. et al. // Laser & Photonics Reviews. 2022. № 12 (16). P. 2200280.
  7. Mandal S., George L., Tkachenko N. V // Nanoscale. 2019. № 3 (11). P. 862.
  8. Proppe A.H, Jixian X., Randy P.S. et al. // Nano letters. 2018. V. 18. № 11. P. 7052.
  9. Lu Ch., Wright M.W., Ma X. et al. // Chemistry of Materials. 2019. V. 31. № 1. P. 62.
  10. Protesescu L., Yakunin S., Bodnarchuk M.I., et al // Nano Lett. 2015. V. 15. P. 3692.
  11. Kumawat N.K., Swarnkar A., Nag A. et al. // J. Phys. Chem. C. 2018. V. 122. № 25. P. 13767.
  12. Maes J., Balcaen L., Drijvers E. et al. // The Journal of Physical Chemistry Letters. 2018. V. 9. № 11. P. 3093.
  13. Tovstun S.A., Gadomska A.V., Spirin M.G. et al. // Journal of Luminescence. 2022. V. 252. P. 119420.
  14. Zhang Z., Sung J., Toolan D.T. et al. // Nature Materials. 2022. V. 21. № 5. P. 533.
  15. Gilmore R.H., Lee E.M., Weidman, M.C. et al. // Nano letters. 2017. V. 17. № 2. P. 893.
  16. Liu M., Verma S.D., Zhang Z. et al. // Nano Letters. 2021. V. 21. № 21. P. 8945.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Absorption and luminescence spectra of CsPbBr3 CCT solution.

Download (106KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The “excitation-luminescence” matrix of the CCT CsPbBr3 solution.

Download (113KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Time resolution of the CsPbBr3 CT differential absorption matrix at a pumping energy of 45 NJ of a sample produced by (a) drop-casting; (b) spin-coating. The solid red line shows the offset of the peak of illumination relative to the red dotted line indicating the initial position of the peak.

Download (258KB)
Indexing metadata
5. 4. Spectral dependence of the optical density difference at different delay times and the dependence of the energies of the illumination peak position on the delay time. Points (a) and (b) are for a sample made by drop-casting; (c) and (d) are for a sample made by spin–coating. All dependences are given for the pumping energy of 45 NJ. In Figures (b) and (d), the purple and red curves represent the shift of the illumination peak for the sample produced by drop–casting and spin-coating, respectively, while the black curve represents the approximation by bi-exponential decay.

Download (310KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Dependence of the characteristic process time on the pumping energy: (a) “slow” and “fast” processes for a sample produced by drop-casting; (b) “slow” and “fast” processes for a sample produced by spin-coating; (c) “slow” process for two samples. Dotted lines represent a “fast” process, solid lines indicate a “slow” process for each of the samples.

Download (166KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Dependence of the diffusion coefficient and mobility on the pumping energy for samples produced by spin-coating and drop-casting.

Download (104KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».