Rashba Spin Splitting Limiting the Application of 2D Halide Perovskites for UV-Emitting Devices

Autor(es)

Morais, Eliane A. ; Caturello, Naidel A. M. S. ; Lemes, Maykon A. ; Ferreira, Henrique ; Ferreira, Fabio F. ; Acuna, Jose J. S. ; Brochsztain, Sergio ; Dalpian, Gustavo M. ; Souza, Jose A.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES; v. 16, n. 3, p. 10-pg., 2024-01-13.

Resumo

Layered lead halide perovskites have attracted much attention as promising materials for a new generation of optoelectronic devices. To make progress in applications, a full understanding of the basic properties is essential. Here, we study 2D-layered (BA)(2)PbX4 by using different halide anions (X = I, Br, and Cl) along with quantum confinement. The obtained cell parameter evolution, supported by experimental measurements and theoretical calculations, indicates strong lattice distortions of the metal halide octahedra, breaking the local inversion symmetry in (BA)(2)PbCl4, which strongly correlates with a pronounced Rashba spin-splitting effect. Optical measurements reveal strong photoluminescence quenching and a drastic reduction in the PL quantum yield in this larger band gap compound. We suggest that these optical results are closely related to the appearance of the Rashba effect due to the existence of a local electric dipole. The results obtained in ab initio calculations showed that the (BA)(2)PbCl4 possesses electrical polarization of 0.13 mu C/cm(2) and spin-splitting energy of about 40 meV. Our work establishes that local octahedra distortions induce Rashba spin splitting, which explains why obtaining UV-emitting materials with high PLQY is a big challenge. (AU)

• Processo FAPESP: 21/03640-7 - Síntese e investigação de novas formas cristalinas de agentes antineoplásicos
• Beneficiário: Fabio Furlan Ferreira
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 20/11560-0 - Avaliações computacionais da influência de domínios polimórficos sobre as propriedades de perovskitas híbridas
• Beneficiário: Naidel Antonio Moreira dos Santos Caturello
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 23/10982-7 - Magnetismo em perovskitas 2D de haletos com acoplamento magnetoelétrico e aplicação em spintrônica
• Beneficiário: Maykon Alves Lemes
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Fixação de Jovens Doutores
• Processo FAPESP: 19/21656-8 - Métodos de Big Data para ajustar perovskitas às propriedades alvo: ligas, defeitos e dopagem
• Beneficiário: Fernando Pereira Sabino
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 23/08771-8 - Materiais avançados a base de imidas aromáticas com aplicações para o setor de energia
• Beneficiário: Sergio Brochsztain
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 21/11446-6 - Semicondutor de perovskita de haleto de baixa dimensão para conversão de energia solar
• Beneficiário: José Antonio Souza
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 21/14422-0 - Design computacional de perovskitas de haletos estáveis: efeitos de defeitos, ligas, e pressão
• Beneficiário: Gustavo Martini Dalpian
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular