Estudio de trampas y centros de recombinación en películas delgadas de compuestos híbridos orgánico/inorgánicos con estructura Perovskita

Abstract

Thin films of organic/inorganic hybrid compounds of CH3NH3PbI3 (MAPbI3) and CH3NH3PbBr2I (MAPbBrI) deposited by the spin coating technique with perovskite structure were evaluated through transient photocurrent measurements as a function of temperature withr the purpose of determining the effect of recombination processes in trap states and in states of recombination centers on the properties of electric transport. The results were analyzed by making a theoretical fitting of the experimental curves of photocurrent (increasing and decreasing), using a procedure that assumes that the relaxation curves of the photocurrent can be expressed by multi-exponential expressions whose solution was performed numerically, using a program developed in the integrated open source multiplatform Spyder development environment for scientific programming in the Python language. A treatment of the experimental data was made to obtain a solution of system of equations from the algorithm FFT (fast Fourir Trsnsform) that allows to transform a set of data to the space of Fourier guaranteeing the uniqueness of each value in the space of Fourier. The theoretical simulation of the experimental curves of photocurrent allowed to identify the type and number of traps present in the MAPbI and MAPbBrI samples and also to determine the values of the life times τi associated with the traps identified; From the knowledge of τi, the activation energy of the traps and the density of trap states could be determined. It was established that each of the analyzed compounds has two trap states and a state associated with a recombination center. It was found that trap states associated with MAPbI do not induce persistence of the photocurrent while trap states for MAPbBrI samples have long acting times that generate persistent photocurrent

Películas delgadas de compuestos híbridos orgánico/inorganicos de CH3NH3PbI3 (MAPbI3) y CH3NH3PbBr2I (MAPbBrI) depositadas por la técnica de spin coating con estructura perovskita fueron evaluadas a través de medidas de fotocorriente transiente en dependencia de la temperatura con el propósito de determinar el efecto de procesos de recombinación en estados de trampas y en estados de centros de recombinación sobre las propiedades de transporte eléctrico. Los resultados fueron analizados, haciendo un ajuste teórico de las curvas experimentales de fotocorriente (creciente y decreciente) usando el procedimiento que asume que las curvas de relajación de la fotocorriente pueden ser expresadas por expresiones multi-exponenciales cuya solución se realizó numéricamente utilizando un programa desarrollado en el entorno de desarrollo Spyder integrado multiplataforma de código abierto para programación científica en el lenguaje Python. Se hizo un tratamiento de los datos experimentales para lograr una solución de sistema de ecuaciones a partir del algoritmo FFT (Fast Fourier Trasnsform) que permite trasformar un conjunto de datos al espacio de Fourier garantizando la unicidad de cada valor en el espacio de Fourier. La simulación teórica de las curvas experimentales de fotocorriente permitió identificar el tipo y numero de trampas presentes en las muestras de MAPbI y MAPbBrI y además determinar los valores de los tiempos de vida τi asociados a las trampas identificadas; a partir del conocimiento de τi se pudo determinar la energía de activación de las trampas y la densidad de estados de trampas. Se pudo establecer que cada compuesto analizado presenta dos estados de trampas y un estado asociado a centro de recombinación. Se encontró que los estados de trampas asociados a MAPbI no inducen persistencia de la fotocorriente, mientras que los estados de trampas para las muestras de MAPbBrI presentan tiempos que actúan de manera prolongada que generan fotocorriente persistente.