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物理学 > 应用物理

arXiv:2501.08852 (physics)
[提交于 2025年1月15日 ]

标题: 手性从手性钙钛矿通过电荷转移态转移到分子掺杂剂

标题: Chirality transfer from chiral perovskite to molecular dopants via charge transfer states

Authors:Guan-Lin Chen, Hsinhan Tsai, Aaron Forde, Kai-Wei Tseng, Zhe-Yu Liu, Chi-An Dai, Tong Xiao, Mircea Coltlet, Leeyih Wang, Sergei Tretiak, Wanyi Nie
摘要: 手性钙钛矿是具有对称性破缺的新兴半导体材料,能够选择性地吸收和发射圆偏振光。然而,大多数手性钙钛矿通常是低维结构,其电导率有限,且其光吸收发生在紫外区域。在本工作中,我们发现将2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基喹二甲烷(F4TCNQ)掺杂到手性钙钛矿基质中,可以通过新兴的电荷转移电子态提高电导率并增加可见光吸收。新的吸收特性表现出从手性基质适应的强圆二色性,这表明通过电子耦合,手性从主体转移到了客体。电荷转移态通过瞬态吸收光谱和理论建模得到了验证。量子化学建模确定了在紧密堆积晶体构型中,客体-主体电子和空穴之间有强烈的波函数重叠,形成了电荷转移吸收态。随后,我们将掺杂的手性钙钛矿薄膜集成到光电探测器中,并展示了在紫外和可见范围内对圆偏振光的选择性检测。我们的结果表明,这是一种向手性基质引入可见光吸收态的通用方法,以拓宽光学活性范围并增强导电性。
摘要: Chiral perovskites are emerging semiconducting materials with broken symmetry that can selectively absorb and emit circularly polarized light. However, most of the chiral perovskites are typically low-dimensional structures with limited electrical conductivity and their light absorption occurs in the UV region. In this work, we find doping 2,3,5,6-Tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (F4TCNQ) in the chiral perovskite matrix can improve the electrical conductivity with an addition of visible light absorption through the emerging charge-transfer electronic states. The new absorption feature exhibits strong circular dichroism adapted from the chiral matrix, which is indicative of a chirality transfer from the host to the guest via an electronic coupling. The charge transfer state is validated by transient absorption spectroscopy and theory modeling. Quantum-chemical modeling identifies a strong wave function overlap between an electron and a hole of the guest-host in a closely packed crystal configuration forming the charge-transfer absorption state. We then integrate the doped chiral perovskite film in photodetectors and demonstrate a selective detection of circularly polarized light both in the UV and visible range. Our results suggest a universal approach of introducing visible photo absorption states to the chiral matrix to broaden the optical active range and enhance the conductivity.
主题: 应用物理 (physics.app-ph)
引用方式: arXiv:2501.08852 [physics.app-ph]
  (或者 arXiv:2501.08852v1 [physics.app-ph] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2501.08852
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Wanyi Nie [查看电子邮件]
[v1] 星期三, 2025 年 1 月 15 日 15:07:51 UTC (2,035 KB)
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