Coherent spin dynamics and carrier-nuclear interaction in lead halide perovskite crystals
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Date
2022
Authors
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Abstract
In the present work, the charge carrier spin dynamics in lead halide perovskites APbX3,
with X = {I,Br,Cl} are studied. The lead halide perovskites are distinguished with respect
to the groups of purely inorganic perovskites with A = Cs and hybrid organic inorganic
ones with A = {MA,FA} (methylammonium and formamidinium), as well as their size, i.
e. macroscopic single crystals or nano crystals. The spin dynamics of the charge carriers,
electrons and holes, are mainly investigated using picosecond resolution Kerr and Faraday
spectroscopy. In addition, the observation of the spin dynamics is complemented by exciton
spectroscopy (polarization-resolved photoluminescence, reflection, and transmission) and
time-resolved differential reflectometry. Nanosecond spin dynamics are observed and the
underlying interaction mechanisms are revealed by the experimental techniques, with a focus
on interaction of charge carrier and nuclear spins.
In der vorliegenden Arbeit wird die Ladungsträger-Spindynamik in Blei-Halogen-Perowskiten APbX3, mit X = {I,Br,Cl} untersucht. Die Blei-Halogen-Perowskite werden in rein inorganische Perowskite mit A =Cs und hybride organisch-inorganische mit A = {MA,FA} (Methylammonium and Formamidinium) sowie in ihrer Größe als makroskopische Einkristalle und Nanokristalle unterschieden. Die Spindynamik der Ladungsträger, Elektronen und Löcher, wird hauptsächlich anhand von Kerr- und Faraday-Spektroskopie mit einer Pikosekunden Auflösung untersucht. Zusätzlich wird die Spindynamik durch Exzitonen-spektroskopie (polarisationsaufgelöste Photolumineszenz, Reflektion und Transmission) sowie durch zeitaufgelöste differentielle Reflektrometrie untersucht. Es werden nanosekundenlange Spindynamiken beobachtet, deren zugrundeliegende Wechselwirkungsmechanismen durch die experimentellen Techniken aufgedeckt werden. Ein Schwerpunkt liegt hierbei auf der Untersuchung der Ladungsträger-Kern-Spinwechselwirkung.
In der vorliegenden Arbeit wird die Ladungsträger-Spindynamik in Blei-Halogen-Perowskiten APbX3, mit X = {I,Br,Cl} untersucht. Die Blei-Halogen-Perowskite werden in rein inorganische Perowskite mit A =Cs und hybride organisch-inorganische mit A = {MA,FA} (Methylammonium and Formamidinium) sowie in ihrer Größe als makroskopische Einkristalle und Nanokristalle unterschieden. Die Spindynamik der Ladungsträger, Elektronen und Löcher, wird hauptsächlich anhand von Kerr- und Faraday-Spektroskopie mit einer Pikosekunden Auflösung untersucht. Zusätzlich wird die Spindynamik durch Exzitonen-spektroskopie (polarisationsaufgelöste Photolumineszenz, Reflektion und Transmission) sowie durch zeitaufgelöste differentielle Reflektrometrie untersucht. Es werden nanosekundenlange Spindynamiken beobachtet, deren zugrundeliegende Wechselwirkungsmechanismen durch die experimentellen Techniken aufgedeckt werden. Ein Schwerpunkt liegt hierbei auf der Untersuchung der Ladungsträger-Kern-Spinwechselwirkung.
Description
Table of contents
Keywords
Perowskit, Spindynamik, Pump Probe Kerr Spektroskopie, Kernspinresonanz