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Radiation Hardness and Defects Activity in PEA2PbBr4 Single Crystals
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2024-09-18 , DOI: 10.1002/adfm.202405291 Andrea Ciavatti 1 , Vito Foderà 1 , Giovanni Armaroli 1 , Lorenzo Maserati 1 , Elisabetta Colantoni 1 , Beatrice Fraboni 1 , Daniela Cavalcoli 1
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2024-09-18 , DOI: 10.1002/adfm.202405291 Andrea Ciavatti 1 , Vito Foderà 1 , Giovanni Armaroli 1 , Lorenzo Maserati 1 , Elisabetta Colantoni 1 , Beatrice Fraboni 1 , Daniela Cavalcoli 1
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Metal halide perovskites (MHPs) are low-temperature processable hybrid semiconductor materials with exceptional performances that are revolutionizing the field of optoelectronic devices. Despite their great potential, commercial deployment is hindered by MHPs lack of stability and durability, mainly attributed to ion migration and chemical interactions with the electrodes. To address these issues, 2D layered MHPs are investigated as possible device interlayers or active material substitutes. Here, the 2D perovskite (PEA)2PbBr4 is considered that is recently discussed as promising candidate for X-ray direct detection. While the increased resilience of (PEA)2PbBr4 radiation detectors has already been reported, the physical mechanisms responsible for such improvement compared to 3D perovskites are not still fully understood. To unravel the charge transport process in (PEA)2PbBr4 crystals thought to underly the device better performance, an investigation technique is adapted previously used on highly resistive inorganic semiconductors, called photo induced current transient spectroscopy (PICTS). It is demonstrated that PICTS can reliably detect three trap states (T1, T2, and T3), and that their evolution upon X-ray exposure can explain (PEA)2PbBr4 superior radiation tolerance and reduced aging effects. Overall, the results provide essential insights into the electrical characteristics of 2D perovskites and their potential application as reliable direct X-ray detectors.
中文翻译：
PEA2PbBr4 单晶中的辐射硬度和缺陷活性
金属卤化物钙钛矿 （MHP） 是可在低温下加工的混合半导体材料，具有卓越的性能，正在彻底改变光电器件领域。尽管 MHP 潜力巨大，但 MHP 缺乏稳定性和耐用性，这主要归因于离子迁移和与电极的化学相互作用，阻碍了商业部署。为了解决这些问题，研究了 2D 分层 MHP 作为可能的器件夹层或活性材料替代品。在这里，2D 钙钛矿 （PEA）2PbBr4 被认为是最近讨论的 X 射线直接检测的有前途的候选者。虽然已经报道了 （PEA）2PbBr4 辐射探测器的弹性增加，但与 3D 钙钛矿相比，导致这种改进的物理机制仍不完全清楚。为了揭示 （PEA）2PbBr4 晶体中的电荷传输过程，人们认为这种晶体可以改善器件的性能，因此采用了一种以前用于高电阻无机半导体的研究技术，称为光致电流瞬态光谱 （PICTS）。事实证明，PICTS 可以可靠地检测三种陷阱态（T1、T2 和 T3），并且它们在 X 射线暴露后的变化可以解释 （PEA）2PbBr4 卓越的辐射耐受性和减少的老化效应。总体而言，这些结果为 2D 钙钛矿的电学特性及其作为可靠的直接 X 射线探测器的潜在应用提供了重要的见解。
更新日期：2024-09-18
中文翻译：
PEA2PbBr4 单晶中的辐射硬度和缺陷活性
金属卤化物钙钛矿 （MHP） 是可在低温下加工的混合半导体材料，具有卓越的性能，正在彻底改变光电器件领域。尽管 MHP 潜力巨大，但 MHP 缺乏稳定性和耐用性，这主要归因于离子迁移和与电极的化学相互作用，阻碍了商业部署。为了解决这些问题，研究了 2D 分层 MHP 作为可能的器件夹层或活性材料替代品。在这里，2D 钙钛矿 （PEA）2PbBr4 被认为是最近讨论的 X 射线直接检测的有前途的候选者。虽然已经报道了 （PEA）2PbBr4 辐射探测器的弹性增加，但与 3D 钙钛矿相比，导致这种改进的物理机制仍不完全清楚。为了揭示 （PEA）2PbBr4 晶体中的电荷传输过程，人们认为这种晶体可以改善器件的性能，因此采用了一种以前用于高电阻无机半导体的研究技术，称为光致电流瞬态光谱 （PICTS）。事实证明，PICTS 可以可靠地检测三种陷阱态（T1、T2 和 T3），并且它们在 X 射线暴露后的变化可以解释 （PEA）2PbBr4 卓越的辐射耐受性和减少的老化效应。总体而言，这些结果为 2D 钙钛矿的电学特性及其作为可靠的直接 X 射线探测器的潜在应用提供了重要的见解。
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