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Confinement-induced Ultrafast Conductivity in 2D Perovskites resolved by correlative Terahertz-NIR Spectroscopy

Titelangaben

Krüger, Lion ; Brütting, Fabian ; Baumann, Michael ; Heindl, Moritz ; Spies, Maximilian ; Köhler, Anna ; Kühne, Alexander ; Herink, Georg:
Confinement-induced Ultrafast Conductivity in 2D Perovskites resolved by correlative Terahertz-NIR Spectroscopy.
Melville, NY : American Institute of Physics (AIP) , 2025
DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2512.16052

Angaben zu Projekten

Projekttitel:
Offizieller Projekttitel
Projekt-ID
SFB 1585: Strukturierte Funktionsmaterialien für multiplen Transport in nanoskaligen räumlichen Einschränkungen
492723217
Gerät zur mikroskopischen Starkfeld-Laserspektroskopie
403711541
400 MHz-NMR-Konsole mit Breitband-Probenkopf
445471845
400 MHz-NMR-Konsole mit Festkörper-Probenköpfen
445471097
600 MHz-NMR-Gerät mit Stickstoff-gekühltem Probenkopf
445470598
GRK 2818: Optische Anregungen in organischen und anorganischen Halbleitern: Verstehen und Kontrollieren durch externe Stimuli
464648186

Projektfinanzierung: Deutsche Forschungsgemeinschaft
Elite Netzwerk Bayern

Abstract

Quantum wells made of two-dimensional organic-inorganic hybrid perovskites (2D-PKs) offer a high degree of flexibility in tailoring optoelectronic properties through carrier confinement and functional interlayers. Compared to their 3D counterparts, 2D-PKs exhibit tunable hotoluminescence, excitonic binding at room temperature and enhanced structural stability. However, the dynamics of photo-induced charge carriers and their transport properties are highly intertwined due to the interplay of diverse excitation species, charge carrier cooling, transport, and radiative and non-radiative recombination. In this study, we employ optical-pump terahertz-probe spectroscopy (OPTP) to analyze the local conductivity dynamics of 2D and 3D methylammonium lead iodide (MAPI) perovskites at timescales down to picoseconds. Remarkably, we observe an intensity-dependent, 2D-specific buildup of an ultrafast, few-picosecond decay in local conductivity. By combining OPTP with transient absorption (TA) and picosecond time-resolved photoluminescence (TRPL), we demonstrate the disentanglement of photoconductivity and carrier population. This allows us to attribute the 2D-specific ultrafast THz response to delayed hot-carrier cooling and subsequent exciton formation, which effectively reduces the free-carrier conductivity. This intensity-dependent, ultrafast THz response is a signature of the recently identified hot-carrier bottleneck in 3D MAPI, and this effect manifests itself in a unique form in the 2D material. These results encourage further investigations on the impact of functional organic interlayers and provide insights into designinng tunable carrier responses for ultrafast devices via adapted heterostructures and confinement.

Weitere Angaben

Publikationsform: Preprint, Postprint
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut > Professur Experimentalphysik VIII - Ultraschnelle Dynamik
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut > Professur Experimentalphysik VIII - Ultraschnelle Dynamik > Professur Experimentalphysik VIII - Ultraschnelle Dynamik - Univ.-Prof. Dr. Georg Herink
Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen > Bayreuther Institut für Makromolekülforschung - BIMF
Forschungseinrichtungen > Institute in Verbindung mit der Universität > Bayerisches Polymerinstitut (BPI)
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Eingestellt am: 22 Dec 2025 09:03
Letzte Änderung: 22 Dec 2025 11:20
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/95484