Halogeneffekte auf die Ordnung und Bindung von CH3NH3+ in CH3NH3PbX3 (X = Cl, Br, I) Hybridperowskiten: Eine vibrational-spektroskopische Studie

Diese Studie berichtet über Raman- und Infrarotspektren von hybriden organisch-anorganischen MAPbX3-Perowskiten (MA = CH3NH3, X = Cl, Br, I) und deren gemischten Halidderivaten. Raman-Spektren wurden bei drei Laserwellenlängen (514, 785 und 1064 nm) unter on- und off-resonance Bedingungen sowie bei Raumtemperatur und 100 K aufgezeichnet. Der Einsatz verschiedener Anregungswellenlängen ermöglichte die eindeutige Erfassung von "echten" Raman-Spektren der Perowskite, ohne Abbau oder fotoinduzierte Strukturveränderungen. Niedrigfrequente PbX-Schwingungsmoden wurden durch den Vergleich von Raman- und Fern-IR-Ergebnissen gründlich identifiziert. Rote Ramanfrequenzverschiebungen für fast alle MA-Schwingungen von 200 bis 3200 cm–1, besonders intensiv für den torsionalen Modus, wurden in Richtung schwerer Halidderivate beobachtet, was auf eine Verstärkung der Wechselwirkung zwischen Haliden und dem organischen Kation im anorganischen Käfig hinweist. Verschiedene MA–X-Bindungsarten werden durch Paarungen von torsionalen Moden, die in der orthorhombischen Phase auftreten, belegt. MAPbBr3 wurde ferner durch variable Temperatur-Ramanmessungen (100–295 K) charakterisiert. Die Verbreiterung des MA-Rocking-Modus leicht über dem tetragonalen I bis II Phasenübergang ist mit der Unordnung des MA-Kations verbunden. Unsere Ergebnisse erweitern das Verständnis der Eigenschaften von Perowskitmaterialien (ferroelektrische Domänenbildung, anomale Hysterese) und deren Verwendung als effiziente Lichtabsorber in Solarzellen.