Spin dynamics of excitons, carriers and nuclei in metal halide perovskite nanostructures

金属卤化物钙钛矿纳米结构中激子、载流子和原子核的自旋动力学

基本信息

项目摘要

The project goal is to study energy and spin structure of exciton complexes in low dimensional metal halide perovskites nanostructures (nanocrystals and 2D layers) and to clarify the role of quantum confinement on the spin-related parameters and on the spin-dependent phenomena. We plan technological and experimental studies being supported by collaboration with theorists. Synthesized samples will be all-inorganic and organic-inorganic lead halide perovskite nanocrystals of various sizes and chemical compositions, and 2D layered materials with thickness ranged from 1 to 5 monolayers. Also, 2D samples will be fabricated with Pb substituted by Sn for lead-free materials or doped with magnetic Mn-ions to prove the concepts of diluted magnetic semiconductors. For experimental studies optical techniques, involving low temperatures, high magnetic fields up to 60 T, polarization analysis, time-resolution in temporal range from 200 fs to seconds and high spectral resolution will be used. We will focus on spin-dependent phenomena and spin dynamics of interacting spin systems of carriers (electrons and holes), excitons (neutral and charged) and nuclei spins by measuring g-factors, spin relaxation and spin coherence times and identifying mechanisms of spin-spin interactions. In Mn-doped samples interaction with localized Mn-spins will be additionally involved, which typically results in giant magneto-optical effects. We will search for new physical phenomena and new regimes of the known phenomena provided by the unique properties of the perovskites. The gained knowledge will be used for optimizing technology, parameters of light-emitting devices and for testing the feasibility of the perovskite nanostructures for spintronics applications.
项目的目标是研究在低维金属卤化物钙钛矿纳米结构(纳米晶体和2D层)中激子复合物的能量和自旋结构,并阐明量子约束在自旋相关参数以及对自旋依赖性现象上的作用。我们计划与理论家合作支持的技术和实验研究。合成的样品将是各种大小和化学成分的全无机和有机铅铅卤化物钙钛矿纳米晶体,以及厚度为1至5个单层的2D分层材料。另外,将用SN代替无铅材料的PB制造2D样品,或用磁性MN-ION掺杂,以证明稀释的磁性半导体的概念。对于实验研究,将使用涉及低温,高磁场的高磁场,极化分析,时间分辨率在200 fs到秒的时间分辨率以及高光谱分辨率。我们将通过测量G因子,自旋松弛和自旋相干时间以及识别自旋旋转相互作用的机制,专注于载体(电子和孔),激子(中性和带电)的相互作用自旋系统的自旋动力学。在MN掺杂的样品中,将还涉及与局部MN旋转的相互作用,这通常会导致巨大的磁光效应。我们将搜索由钙钛矿的独特特性提供的已知现象的新的物理现象和新制度。所获得的知识将用于优化技术,发光设备的参数以及测试钙钛矿纳米结构对SpinTronics应用的可行性。

项目成果

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Professor Dr. Dmitri Yakovlev, Ph.D.其他文献

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