Réglage électrostatique de la photoluminescence dans les transistors pérovskites tout solide

Electrostatic Photoluminescence Tuning in All-Solid-State Perovskite Transistors

March 26, 2026

Auteurs: Vladimir Bruevich, Dmitry Maslennikov, Beier Hu, Artem A. Bakulin, Vitaly Podzorov

cs.AI

Résumé

Nous présentons un dispositif semiconducteur entièrement solide, basé sur des pérovskites halogénures métalliques épitaxiées monocristallines, permettant un contrôle réversible de la photoluminescence du pérovskite par une tension de grille. Fondamentalement distinct des diodes électroluminescentes, un tel transistor à effet de champ photoluminescent utilise le champ électrique de grille pour moduler électrostatiquement la densité interfaciale de charges mobiles, affectant ainsi les canaux de recombination radiative et non radiative des photocarriers. La variation de la tension de grille dans ces transistors modifie efficacement le taux de recombination interfaciale non radiative et module l'intensité de photoluminescence de 65 à 98 pour cent (selon la température). Pour une polarisation favorable, une élimination quasi complète des pertes non radiatives peut être atteinte. Cette fonctionnalité, couplée à la forte absorption et émission dans le domaine visible, rendue possible par le coefficient d'absorption élevé ainsi que par l'épaisseur contrôlable et la morphologie macroscopiquement homogène des films de pérovskite épitaxiés, conduit à des rendements quantiques de photoluminescence externe élevés réalisés dans des dispositifs à couche mince de grande surface. Ces commutateurs optoélectroniques électrostatiquement réglables, efficaces et évolutifs, élargissent les applications potentielles des pérovskites halogénures métalliques en photonique et en optoélectronique.

English

We demonstrate an all solid state semiconductor device, based on epitaxial single crystalline metal halide perovskites, enabling reversible control of a perovskite photoluminescence with a gate voltage. Fundamentally distinct from electroluminescent diodes, such a photoluminescence field effect transistor uses the gate electric field to electrostatically modulate the interfacial density of mobile charges, thereby affecting the radiative and nonradiative recombination channels of photocarriers. Varying the gate voltage in such transistors efficiently changes the rate of nonradiative interfacial recombination and modulates the photoluminescence intensity by 65 to 98 percent (depending on temperature). At favorable gating, nearly complete elimination of non-radiative losses can be achieved. This functionality, coupled with the strong visible-range absorption and emission, possible due to the high absorption coefficient, as well as controllable thickness and macroscopically homogeneous morphology of epitaxial perovskite films, leads to high external photoluminescence quantum efficiencies realized in large-area, thin-film devices. Such high-efficiency, scalable, electrostatically tunable optoelectronic switches broaden the potential applications of metal-halide perovskites in photonics and optoelectronics.