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Impact of Oxygen on the Electronic Structure of Triple-Cation Halide Perovskites
ACS Materials Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2019-10-07 , DOI: 10.1021/acsmaterialslett.9b00294 Alexandra Szemjonov 1 , Krzysztof Galkowski 2, 3 , Miguel Anaya 2 , Zahra Andaji-Garmaroudi 2 , Tomi K. Baikie 2 , Sebastian Mackowski 3 , Iain D. Baikie 4 , Samuel D. Stranks 2 , M. Saiful Islam 1
ACS Materials Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2019-10-07 , DOI: 10.1021/acsmaterialslett.9b00294 Alexandra Szemjonov 1 , Krzysztof Galkowski 2, 3 , Miguel Anaya 2 , Zahra Andaji-Garmaroudi 2 , Tomi K. Baikie 2 , Sebastian Mackowski 3 , Iain D. Baikie 4 , Samuel D. Stranks 2 , M. Saiful Islam 1
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Alloyed triple A-cation perovskites containing a mixture of Cs, methylammonium (MA), and formamidinium (FA) cations are attracting intense attention because of their high photovoltaic performance and relative stability. However, there is limited fundamental understanding of their vacancy defect behaviour and influence of molecular oxygen on their electronic and stability properties. In this combined computational–experimental study, we investigate the (FA,MA,Cs)Pb(I,Br)3 model system with its simulated atomistic structure presented for the first time and supported by X-ray diffraction data. We examine how iodide vacancies and O2 molecules influence the local geometry and electronic structure. Our calculations, supported by Kelvin Probe contact potential difference and photoluminescence measurements, show that introduction of O2 leads to a p-doped triple-cation perovskite and passivates iodide vacancies, resulting in enhanced luminescence efficiency. These results have important implications for the performance and stability of mixed-cation perovskites in optoelectronic devices.
中文翻译：
氧对三阳离子卤化物钙钛矿电子结构的影响
含Cs，甲基铵（MA）和甲ami（FA）阳离子的合金三元A-阳离子钙钛矿由于其高光伏性能和相对稳定性而引起了人们的极大关注。但是，对其空位缺陷行为以及分子氧对其电子和稳定性的影响的基本了解有限。在这项组合的实验研究中，我们研究了（FA，MA，Cs）Pb（I，Br）3模型系统，其模拟原子结构首次出现，并得到了X射线衍射数据的支持。我们检查碘化物的空位和O 2如何分子影响局部几何形状和电子结构。我们的计算得到了Kelvin Probe接触电势差和光致发光测量的支持，表明O 2的引入导致p掺杂的三阳离子钙钛矿并钝化碘化物空位，从而提高了发光效率。这些结果对光电器件中混合阳离子钙钛矿的性能和稳定性具有重要意义。
更新日期：2019-10-25
中文翻译：
氧对三阳离子卤化物钙钛矿电子结构的影响
含Cs，甲基铵（MA）和甲ami（FA）阳离子的合金三元A-阳离子钙钛矿由于其高光伏性能和相对稳定性而引起了人们的极大关注。但是，对其空位缺陷行为以及分子氧对其电子和稳定性的影响的基本了解有限。在这项组合的实验研究中，我们研究了（FA，MA，Cs）Pb（I，Br）3模型系统，其模拟原子结构首次出现，并得到了X射线衍射数据的支持。我们检查碘化物的空位和O 2如何分子影响局部几何形状和电子结构。我们的计算得到了Kelvin Probe接触电势差和光致发光测量的支持，表明O 2的引入导致p掺杂的三阳离子钙钛矿并钝化碘化物空位，从而提高了发光效率。这些结果对光电器件中混合阳离子钙钛矿的性能和稳定性具有重要意义。
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