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Rashba–Dresselhaus Effect in Inorganic/Organic Lead Iodide Perovskite Interfaces
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2018-05-07 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsenergylett.8b00638 Chang Woo Myung 1 , Saqib Javaid 1 , Kwang S. Kim 1 , Geunsik Lee 2
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2018-05-07 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsenergylett.8b00638 Chang Woo Myung 1 , Saqib Javaid 1 , Kwang S. Kim 1 , Geunsik Lee 2
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Despite the imperative importance in solar cell efficiency, the intriguing phenomena at the interface between perovskite solar cell and adjacent carrier transfer layers are hardly uncovered. Here we show that PbI2/AI-terminated lead iodide perovskite (APbI3; A = Cs+/ methylammonium (MA)) interfaced with the charge transport medium of graphene or TiO2 exhibits a sizable/robust Rashba–Dresselhaus (RD) effect using density functional theory and ab initio molecular dynamics (AIMD) simulations above the cubic-phase temperature. At the PbI2-terminated graphene/CsPbI3(001) interface, ferroelectric distortion toward graphene facilitates an inversion breaking field. At the MAI-terminated TiO2/MAPbI3(001) interface, the enrooted alignment of MA+ toward TiO2 by short-strong hydrogen bonding and concomitant PbI3 distortion preserve the RD interactions even above 330 K. The robust RD effect at the interface even at high temperatures, unlike in bulk, changes the direct-type band to indirect-type to suppress recombination of the electron and hole, thereby letting these accumulated carriers overcome the potential barrier between perovskite and charge transfer materials, which promotes the solar cell efficiency.
中文翻译：
无机/有机铅碘化物钙钛矿界面中的Rashba–Dresselhaus效应
尽管在太阳能电池效率上具有至关重要的重要性，但几乎没有发现钙钛矿太阳能电池与相邻载流子传输层之间的界面处的有趣现象。在这里，我们显示与石墨烯或TiO 2的电荷传输介质相交联的PbI 2 / AI末端碘化钙钛矿（APbI 3； A = Cs + /甲基铵（MA））表现出相当大的/鲁棒的Rashba–Dresselhaus（RD）效应在立方相温度以上使用密度泛函理论和从头算分子动力学（AIMD）模拟。在以PbI 2为末端的石墨烯/ CsPbI 3（001）界面处，朝向石墨烯的铁电畸变促进了反转破坏场。在MAI端接的TiO上2 / MAPbI 3（001）界面，通过短强氢键和伴随的PbI 3畸变使MA +朝向TiO 2的定向排列，即使在330 K以上，也能保持RD相互作用。与本体不同，将直接型能带更改为间接型能抑制电子和空穴的复合，从而使这些积累的载流子克服了钙钛矿和电荷转移材料之间的势垒，从而提高了太阳能电池的效率。
更新日期：2018-05-07
中文翻译：
无机/有机铅碘化物钙钛矿界面中的Rashba–Dresselhaus效应
尽管在太阳能电池效率上具有至关重要的重要性，但几乎没有发现钙钛矿太阳能电池与相邻载流子传输层之间的界面处的有趣现象。在这里，我们显示与石墨烯或TiO 2的电荷传输介质相交联的PbI 2 / AI末端碘化钙钛矿（APbI 3； A = Cs + /甲基铵（MA））表现出相当大的/鲁棒的Rashba–Dresselhaus（RD）效应在立方相温度以上使用密度泛函理论和从头算分子动力学（AIMD）模拟。在以PbI 2为末端的石墨烯/ CsPbI 3（001）界面处，朝向石墨烯的铁电畸变促进了反转破坏场。在MAI端接的TiO上2 / MAPbI 3（001）界面，通过短强氢键和伴随的PbI 3畸变使MA +朝向TiO 2的定向排列，即使在330 K以上，也能保持RD相互作用。与本体不同，将直接型能带更改为间接型能抑制电子和空穴的复合，从而使这些积累的载流子克服了钙钛矿和电荷转移材料之间的势垒，从而提高了太阳能电池的效率。
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