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Theoretical study on optical responses of excitons in perovskite solar-cell materials

钙钛矿太阳能电池材料中激子光学响应的理论研究

基本信息

批准号：
20K03798
负责人：
鈴浦秀勝
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は太陽電池ペロブスカイト材料における励起子発光寿命に対するラシュバ型スピン・軌道相互作用の効果と量子ドットにおける励起子複合体についての理論的研究を実施した．前者は，ある種の組成の物質に対する励起子発光の実験的測定において非常に長い発光寿命を持つという報告があり，その原因がスピン・軌道相互作用にあるという予測の理論的検証を行ったことになる．スピン・軌道相互作用が生じると，エネルギーバンドがスピン分裂して，伝導帯と価電子帯でその分裂の大きさが異なれば，間接遷移型半導体となる．励起状態から非輻射緩和した後に発光は生じるので，光子の波数が無視できる長波長近似の範囲内では，間接遷移型半導体の最低エネルギー状態では発光は生じず，非常に長い寿命を持つことになると期待される．ただし，現実の応用で重要なのは室温での振る舞いであり，理論解析の結果によれば桁違いに寿命が変化する特異な機構は見いだせなかった．もちろん，スピン分裂を任意の大きさに制御可能であるならばその限りではない．厳密には，電子と正孔に作用するクーロン引力により励起子束縛状態が形成され，その重心運動量がゼロでない状態に緩和することによる長寿命化の可能性がある．　しかし，　励起子効果を取り入れた計算を実行した結果は，クーロン相互作用を考慮しない場合と大きな違いは見られなかった．後者の，量子ドットにおける励起子複合体の計算結果は，発光スペクトルにおける励起子分子と荷電励起子による寄与と同定されるサイドバンドの実験結果と比較できる．理論解析から，スペクトルサイドバンドのサイズ依存性に対して量子ドット外部の誘電環境の効果が重要な役割を果たすことを明らかにした．

This year, the theoretical study on the effect of quantum interaction and excitation complex on the excitation lifetime of solar cell materials has been carried out. For the former, the determination of the excitation emission of the species composition of the substance is very long and the emission life is very long. The report shows the reasons for the determination of the theoretical proof of the orbital interaction. Orbital interactions are generated, and the resulting electrons are split, and the resulting electrons are split. The excitation state is non-radiative relaxation, and the photon wavenumber is ignored. The wavelength approximation is within the range of long wavelength. The lowest generation state of indirect transfer semiconductor is non-radiative relaxation, and the lifetime is very long. The results of theoretical analysis show that there are some important factors affecting the life span of the system. All right, let's split up. Let's make it easy. In the case of electron and positive hole interaction, the gravitational force is applied to the excitation bound state, and the amount of gravity movement is relaxed. The results of the calculation are as follows: The calculation results of quantum excitation complexes are compared with those of charged excitation molecules. Theoretical analysis: the dependence of quantum environment on external inductive environment is important.

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Impact of spin-orbit splitting on two-photon absorption spectra in a halide perovskite single crystal

DOI：
10.1103/physrevb.103.l041201
发表时间：
2021-01-06
期刊：
PHYSICAL REVIEW B
影响因子：
3.7
作者：
Ohara, Keiichi;Yamada, Takumi;Kanemitsu, Yoshihiko
通讯作者：
Kanemitsu, Yoshihiko

Exciton-Phonon and Trion-Phonon Couplings Revealed by Photoluminescence Spectroscopy of Single CsPbBr3 Perovskite Nanocrystals

DOI：
10.1021/acs.nanolett.2c02970
发表时间：
2022-09-19
期刊：
NANO LETTERS
影响因子：
10.8
作者：
Cho, Kenichi;Tahara, Hirokazu;Kanemitsu, Yoshihiko
通讯作者：
Kanemitsu, Yoshihiko

球形量子ドット中の励起子分子・荷電励起子の束縛エネルギーの理論

球形量子点中激子分子与带电激子的结合能理论

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
野田泰成;佐藤貴男;鈴浦秀勝;金光義彦
通讯作者：
金光義彦

ハロゲン化鉛ペロブスカイトナノ粒子の励起子格子相互作用：粒子サイズ依存性

卤化铅钙钛矿纳米粒子中的激子晶格相互作用：粒度依赖性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
張健一;山田琢允;田原弘量;只野央将;鈴浦秀勝;猿山雅亮;佐藤良太;寺西利治;金光義彦
通讯作者：
金光義彦

Polaron Masses in CH3NH3PbX3 Perovskites Determined by Landau Level Spectroscopy in Low Magnetic Fields

低磁场下朗道能级光谱法测定 CH3NH3PbX3 钙钛矿中的极化子质量

DOI：
10.1103/physrevlett.126.237401
发表时间：
2021
期刊：
Physical Review Letters
影响因子：
8.6
作者：
Yamada Yasuhiro;Mino Hirofumi;Kawahara Takuya;Oto Kenichi;Suzuura Hidekatsu;Kanemitsu Yoshihiko
通讯作者：
Kanemitsu Yoshihiko