Suppressed lattice disorder for large emission enhancement and structural robustness in hybrid lead iodide perovskite discovered by high-pressure isotope effect

ハイブリッドヨウ化鉛ペロブスカイトの発光強度増大と構造的安定化に有効な圧力および同位体効果による格子乱れの抑制

Kong, L.*; Gong, J.*; Hu, Q.*; Capitani, F.*; Celeste, A.*; 服部 高典   ; 佐野 亜沙美   ; Li, N.*; Yang, W.*; Liu, G.*; Mao, H.-K.*

Kong, L.*; Gong, J.*; Hu, Q.*; Capitani, F.*; Celeste, A.*; Hattori, Takanori; Sano, Asami; Li, N.*; Yang, W.*; Liu, G.*; Mao, H.-K.*

有機-無機ハロゲン化物ペロブスカイトは非常に柔らかいために、圧力などの外部刺激により格子定数を容易に変化させることができ、有用な光電特性を引き出すのに有効である。一方でこの特性は、多少の加圧でも、格子を歪ませてしまい、光と物質の相互作用を弱め、それによる性能の低下を引き起こす。そこで本研究では、代表的な物質であるヨウ化メチルアンモニウム鉛に対して圧力効果および同位体効果を調べ、それらが格子歪を抑制することが分かった。このことは、それらが、これまで得られなかったような光学的,機械的特性を持つ物質を得る手段として有効であることを示している。

The soft nature of organic-inorganic halide perovskites renders their lattice particularly tunable to external stimuli such as pressure, undoubtedly offering an effective way to modify their structure for extraordinary optoelectronic properties. However, these soft materials meanwhile feature a general characteristic that even a very mild pressure will lead to detrimental lattice distortion and weaken the critical light-matter interaction, thereby triggering the performance degradation. Here, using the methylammonium lead iodide as a representative exploratory platform, we observed the pressure-driven lattice disorder can be significantly suppressed via hydrogen isotope effect, which is crucial for better optical and mechanical properties previously unattainable.