Temperature-Dependent Charge-Carrier Dynamics in CH3NH3PbI3 Perovskite Thin Films

Advanced Functional Materials

Volumn 25, Issue 39, 2015, Pages 6218-6227

  Milot, Rebecca L ^a   Eperon, Giles E ^a   Snaith, Henry J ^a   Johnston, Michael B ^a   Herz, Laura M ^a  

^a UNIVERSITY OF OXFORD   (United Kingdom)

Author keywords

charge carriers; excitons; phase transitions; photovoltaics; terahertz

Indexed keywords

ABSORPTION SPECTROSCOPY; ACTIVATION ENERGY; ELECTROMAGNETIC WAVE ABSORPTION; EXCITONS; IONIZATION; IONIZATION OF GASES; LIGHT ABSORPTION; PHASE TRANSITIONS; PHOTOVOLTAIC EFFECTS; RATE CONSTANTS;

BIMOLECULAR RATE CONSTANTS; CHARGE CARRIER RECOMBINATION; ELECTRONIC BAND STRUCTURE; OPTOELECTRONIC PROPERTIES; PHOTOCONDUCTIVITY SPECTRUM; PHOTOVOLTAICS; STRUCTURAL PHASE TRANSITION; TERA HERTZ;

CHARGE CARRIERS;

EID: 84944279831     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201502340     Document Type: Article

References (76)

1. a) M. A. Green, A. Ho-Baillie, H. J. Snaith, Nat. Photon. 2014, 8, 506;
2. b) H. S. Jung, N. G. Park, Small 2015, 11, 10;
3. c) B. H. Wang, X. D. Xiao, T. Chen, Nanoscale 2014, 6, 12287;
4. d) H. J. Snaith, J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 3623;
5. e) P. Gao, M. Grätzel, M. K. Nazeeruddin, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2448;
6. f) S. Brittman, G. W. P. Adhyaksa, E. C. Garnett, MRS Commun. 2015, 5, 7.
7. a) A. Kojima, K. Teshima, Y. Shirai, T. Miyasaka, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6050;
8. b) H. S. Kim, C. R. Lee, J. H. Im, K. B. Lee, T. Moehl, A. Marchioro, S. J. Moon, R. Humphry-Baker, J. H. Yum, J. E. Moser, M. Grätzel, N. G. Park, Sci. Rep. 2012, 2, 591.
9. M. M. Lee, J. Teuscher, T. Miyasaka, T. N. Murakami, H. J. Snaith, Science 2012, 338, 643.
10. a) M. A. Green, K. Emery, Y. Hishikawa, W. Warta, E. D. Dunlop, Prog. Photovoltaics 2015, 23, 1;
11. b) W. S. Yang, J. H. Noh, N. J. Jeon, Y. C. Kim, S. Ryu, J. Seo, S. I. Seok, Science 2015, 348, 1234.
12. a) G. C. Xing, N. Mathews, S. S. Lim, N. Yantara, X. F. Liu, D. Sabba, M. Grätzel, S. Mhaisalkar, T. C. Sum, Nat. Mater. 2014, 13, 476;
13. b) S. D. Stranks, S. M. Wood, K. Wojciechowski, F. Deschler, M. Saliba, H. Khandelwal, J. B. Patel, S. J. Elston, L. M. Herz, M. B. Johnston, A. P. H. J. Schenning, M. G. Debije, M. K. Riede, S. M. Morris, H. J. Snaith, Nano Lett. 2015, 15, 4935;
14. c) F. Deschler, M. Price, S. Pathak, L. E. Klintberg, D. D. Jarausch, R. Higler, S. Huttner, T. Leijtens, S. D. Stranks, H. J. Snaith, M. Atature, R. T. Phillips, R. H. Friend, J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 1421.
15. T. Baikie, Y. N. Fang, J. M. Kadro, M. Schreyer, F. X. Wei, S. G. Mhaisalkar, M. Grätzel, T. J. White, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 5628.
16. M. Z. Liu, M. B. Johnston, H. J. Snaith, Nature 2013, 501, 395.
17. a) M. R. Filip, G. E. Eperon, H. J. Snaith, F. Giustino, Nat. Commun. 2014, 5, 5757;
18. b) G. E. Eperon, S. D. Stranks, C. Menelaou, M. B. Johnston, L. M. Herz, H. J. Snaith, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 982;
19. c) N. K. Noel, S. D. Stranks, A. Abate, C. Wehrenfennig, S. Guarnera, A. A. Haghighirad, A. Sadhanala, G. E. Eperon, S. K. Pathak, M. B. Johnston, A. Petrozza, L. M. Herz, H. J. Snaith, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 3061;
20. d) P. P. Boix, S. Agarwala, T. M. Koh, N. Mathews, S. G. Mhaisalkar, J. Phys. Chem. Lett. 2015, 6, 898;
21. e) Y. Yamada, T. Nakamura, M. Endo, A. Wakamiya, Y. Kanemitsu, Appl. Phys. Express 2014, 7, 032302;
22. f) H.-H. Fang, R. Raissa, M. Abdu-Aguye, S. Adjokatse, G. R. Blake, J. Even, M. A. Loi, Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 2378;
23. g) Y. Yamada, T. Nakamura, M. Endo, A. Wakamiya, Y. Kanemitsu, IEEE J. Photovoltaics 2015, 5, 401;
24. h) H. Oga, A. Saeki, Y. Ogomi, S. Hayase, S. Seki, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 13818;
25. i) T. J. Savenije, C. S. Ponseca, L. Kunneman, M. Abdellah, K. B. Zheng, Y. X. Tian, Q. S. Zhu, S. E. Canton, I. G. Scheblykin, T. Pullerits, A. Yartsev, V. Sundström, J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 2189;
26. j) T. Ishihara, J. Lumin. 1994, 60-1, 269;
27. k) A. Maalej, Y. Abid, A. Kallel, A. Daoud, A. Lautie, F. Romain, Solid State Commun. 1997, 103, 279.
28. a) C. Wehrenfennig, G. E. Eperon, M. B. Johnston, H. J. Snaith, L. M. Herz, Adv. Mater. 2014, 26, 1584;
29. b) C. Wehrenfennig, M. Z. Liu, H. J. Snaith, M. B. Johnston, L. M. Herz, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2269;
30. c) C. S. Ponseca, T. J. Savenije, M. Abdellah, K. B. Zheng, A. Yartsev, T. Pascher, T. Harlang, P. Chabera, T. Pullerits, A. Stepanov, J. P. Wolf, V. Sundström, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 5189.
31. S. D. Stranks, G. E. Eperon, G. Grancini, C. Menelaou, M. J. P. Alcocer, T. Leijtens, L. M. Herz, A. Petrozza, H. J. Snaith, Science 2013, 342, 341.
32. Q. F. Dong, Y. J. Fang, Y. C. Shao, P. Mulligan, J. Qiu, L. Cao, J. S. Huang, Science 2015, 347, 967.
33. a) E. Skoplaki, A. G. Boudouvis, J. A. Palyvos, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2008, 92, 1393;
34. b) E. Skoplaki, J. A. Palyvos, Sol. Energy 2009, 83, 614.
35. R. G. Ross Jr., in Proc. Fourteenth IEEE Photovoltaic Specialists Conf., IEEE, Picastaway, NJ, USA 1980, p. 1126.
36. J. Nelson, The Physics of Solar Cells, Imperial College Press, London, UK 2003.
37. a) Y. Kawamura, H. Mashiyama, K. Hasebe, J. Phys. Soc. Jpn. 2002, 71, 1694;
38. b) N. Onoda-Yamamuro, T. Matsuo, H. Suga, J. Phys. Chem. Solids 1990, 51, 1383;
39. c) R. E. Wasylishen, O. Knop, J. B. Macdonald, Solid State Commun. 1985, 56, 581;
40. d) A. Poglitsch, D. Weber, J. Chem. Phys. 1987, 87, 6373.
41. a) V. D'Innocenzo, G. Grancini, M. J. P. Alcocer, A. R. S. Kandada, S. D. Stranks, M. M. Lee, G. Lanzani, H. J. Snaith, A. Petrozza, Nat. Commun. 2014, 5, 3586;
42. b) Q. Q. Lin, A. Armin, R. C. R. Nagiri, P. L. Burn, P. Meredith, Nat. Photonics 2015, 9, 106.
43. a) K. W. Wu, A. Bera, C. Ma, Y. M. Du, Y. Yang, L. Li, T. Wu, Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 22476;
44. b) K. Tanaka, T. Takahashi, T. Ban, T. Kondo, K. Uchida, N. Miura, Solid State Commun. 2003, 127, 619;
45. c) M. Hirasawa, T. Ishihara, T. Goto, K. Uchida, N. Miura, Physica B 1994, 201, 427.
46. C. Wehrenfennig, M. Z. Liu, H. J. Snaith, M. B. Johnston, L. M. Herz, J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 1300.
47. J. Even, L. Pedesseau, C. Katan, J. Phys. Chem. C 2014, 118, 11566.
48. J. Even, L. Pedesseau, C. Katan, M. Kepenekian, J.-S. Lauret, D. Sapori, E. Deleporte, J. Phys. Chem. C 2015, 119, 10161.
49. J. Even, L. Pedesseau, J. M. Jancu, C. Katan, Phys. Status Solidi-Rapid Res. Lett. 2014, 8, 31.
50. C. Wehrenfennig, M. Z. Liu, H. J. Snaith, M. B. Johnston, L. M. Herz, APL Mater. 2014, 2, 081513.
51. X. X. Wu, M. T. Trinh, D. Niesner, H. M. Zhu, Z. Norman, J. S. Owen, O. Yaffe, B. J. Kudisch, X. Y. Zhu, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 2089.
52. a) L. Ehm, L. A. Borkowski, J. B. Parise, S. Ghose, Z. Chen, Appl. Phys. Lett. 2011, 98, 021901;
53. b) R. J. Zeches, M. D. Rossell, J. X. Zhang, A. J. Hatt, Q. He, C. H. Yang, A. Kumar, C. H. Wang, A. Melville, C. Adamo, G. Sheng, Y. H. Chu, J. F. Ihlefeld, R. Erni, C. Ederer, V. Gopalan, L. Q. Chen, D. G. Schlom, N. A. Spaldin, L. W. Martin, R. Ramesh, Science 2009, 326, 977.
54. R. T. Williams, K. S. Song, J. Phys. Chem. Solids 1990, 51, 679.
55. a) T. Leijtens, S. D. Stranks, G. E. Eperon, R. Lindblad, E. M. J. Johansson, I. J. McPherson, H. Rensmo, J. M. Ball, M. M. Lee, H. J. Snaith, ACS Nano 2014, 8, 7147;
56. b) Y. Yamada, T. Nakamura, M. Endo, A. Wakamiya, Y. Kanemitsu, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 11610;
57. c) V. D'Innocenzo, A. R. S. Kandada, M. De Bastiani, M. Gandini, A. Petrozza, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 17730;
58. d) S. D. Stranks, V. M. Burlakov, T. Leijtens, J. M. Ball, A. Goriely, H. J. Snaith, Phys. Rev. Appl. 2014, 2, 034007.
59. a) W. J. Yin, T. T. Shi, Y. F. Yan, Appl. Phys. Lett. 2014, 104, 063903;
60. b) J. Kim, S. H. Lee, J. H. Lee, K. H. Hong, J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 1312.
61. M. Lax, Phys. Rev. 1960, 119, 1502.
62. a) J. Lloyd-Hughes, T. I. Jeon, J. Infrared, Millimeter, Terahertz Waves 2012, 33, 871;
63. b) R. Ulbricht, E. Hendry, J. Shan, T. F. Heinz, M. Bonn, Rev. Mod. Phys. 2011, 83, 543;
64. c) M. C. Beard, G. M. Turner, C. A. Schmuttenmaer, Phys. Rev. B 2000, 62, 15764.
65. P. Langevin, Ann. Chim. Phys. 1903, 28, 433.
66. A. Haug, J. Phys. C: Solid State Phys. 1983, 16, 4159.
67. A. Amat, E. Mosconi, E. Ronca, C. Quarti, P. Umari, M. K. Nazeeruddin, M. Grätzel, F. De Angelis, Nano Lett. 2014, 14, 3608.
68. A. Haug, J. Phys. C: Solid State Phys. 1984, 17, 6191.
69. a) W. Lochmann, Phys. Status Solidi A 1977, 40, 285;
70. b) M. Takeshima, Phys. Rev. B 1982, 25, 5390;
71. c) M. Takeshima, Phys. Rev. B 1981, 23, 771.
72. M. A. Perez-Osorio, M. R. Filip, R. L. Milot, J. Patel, L. M. Herz, M. B. Johnston, F. Giustino, unpublished.
73. A. Miyata, A. Mitioglu, P. Plochocka, O. Portugall, J. T.-W. Wang, S. D. Stranks, H. J. Snaith, R. J. Nicholas, Nat. Phys. 2015, 11, 582.
74. J. M. Frost, K. T. Butler, F. Brivio, C. H. Hendon, M. van Schilfgaarde, A. Walsh, Nano Lett. 2014, 14, 2584.
75. M. D. Xiao, F. Z. Huang, W. C. Huang, Y. Dkhissi, Y. Zhu, J. Etheridge, A. Gray-Weale, U. Bach, Y. B. Cheng, L. Spiccia, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 9898.
76. C. J. Docherty, P. Parkinson, H. J. Joyce, M. H. Chiu, C. H. Chen, M. Y. Lee, L. J. Li, L. M. Herz, M. B. Johnston, ACS Nano 2014, 8, 11147.