Nonradiative Energy Transfer and Selective Charge Transfer in a WS2/(PEA)2PbI4 Heterostructure

材料科学 密度泛函理论 钙钛矿(结构) 电子转移 过渡金属 异质结 范德瓦尔斯力 光电子学 凝聚态物理 化学物理 物理 结晶学 物理化学 化学 计算化学 量子力学 生物化学 分子 催化作用
作者
Miriam Karpińska,Minpeng Liang,Roman Kempt,Kati Finzel,Machteld E. Kamminga,Mateusz Dyksik,Nan Zhang,Catherine Knodlseder,D. K. Maude,Michał Baranowski,Ł. Kłopotowski,Jianting Ye,Agnieszka Kuc,Paulina Płochocka
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:13 (28): 33677-33684 被引量:16
标识
DOI:10.1021/acsami.1c08377
摘要

van der Waals heterostructures are currently the focus of intense investigation; this is essentially due to the unprecedented flexibility offered by the total relaxation of lattice matching requirements and their new and exotic properties compared to the individual layers. Here, we investigate the hybrid transition-metal dichalcogenide/2D perovskite heterostructure WS2/(PEA)2PbI4 (where PEA stands for phenylethylammonium). We present the first density functional theory (DFT) calculations of a heterostructure ensemble, which reveal a novel band alignment, where direct electron transfer is blocked by the organic spacer of the 2D perovskite. In contrast, the valence band forms a cascade from WS2 through the PEA to the PbI4 layer allowing hole transfer. These predictions are supported by optical spectroscopy studies, which provide compelling evidence for both charge transfer and nonradiative transfer of the excitation (energy transfer) between the layers. Our results show that TMD/2D perovskite (where TMD stands for transition-metal dichalcogenides) heterostructures provide a flexible and convenient way to engineer the band alignment.

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