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Univ. Paris-Saclay

Faits marquants 2020

19 février 2020

Dans les cellules photovoltaïques, l'absorption d'un photon par un matériau semi-conducteur crée une paire électron-trou (appelé exciton), résultant de l’excitation d’un électron de la bande de valence dans la bande de conduction. Si l'énergie du photon absorbé est très supérieure à celle de la bande interdite du semi-conducteur, la paire électron-trou formée possède un excès d’énergie qui sera rapidement dissipée, typiquement sous forme de chaleur (relaxation aux bords de bande). Extraire les porteurs de charge "chauds" (c.à.d. avant relaxation) permettrait en théorie de doubler l’efficacité des dispositifs photovoltaïques. Dans les dispositifs lumineux tels que les LEDs ou lasers, une relaxation rapide est plutôt recherchée. Il est ainsi important de comprendre les mécanismes de relaxation électronique.

Pour toutes ces applications, les matériaux pérovskites halogénées massifs présentent des propriétés optiques et électroniques particulièrement intéressantes. Récemment, ces propriétés sont étudiées dans le cas de nanostructures, où les effets de confinement modifient de manière radicale la structure électronique du matériau, mais également les taux de relaxation. Dans l’équipe DICO du LIDYL,  nous avons étudié le rôle du confinement quantique dans la relaxation, grâce à une expérience de spectroscopie optique femtoseconde (1 fs = 10-15 s). Dans des nano-plaquettes de pérovskite de quelques monocouches d’épaisseur, nous avons montré que le temps de relaxation reste très court (quelques 100 fs), alors que l'émission multi-phononique est peu probable.

 

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