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In Silico Engineering of White Light Emission in Halide Perovskites

Descrizione del progetto

Meccanismi di emissione di luce bianca nelle perovskiti alogenate quasi bidimensionali

L’emissione di una luce bianca diffusa, che copre l’intero spettro visibile, consente di riprodurre le condizioni di illuminazione naturali e di ottenere una resa cromatica ad alta fedeltà grazie ai LED, garantendo una rappresentazione degli oggetti fedele alla realtà. Le perovskiti alogenate quasi bidimensionali (Q2D HP, Quasi-Two-Dimensional Halide Perovskites ) sono emettitori di luce bianca a banda larga estremamente promettenti. L’alternanza di strati inorganici e organici sovrapposti favorisce il comportamento complesso degli eccitoni autointrappolati (STE, Self-Trapped Excitons). Gli STE sono coppie localizzate di elettroni e lacune eccitati, responsabili dell’emissione di luce bianca a banda larga dovuta all’interazione degli STE con le vibrazioni fononiche del reticolo. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto IS-WISER si propone di sviluppare un quadro computazionale per modellare con precisione i fenomeni HP in Q2D. Comprendere i meccanismi di emissione della luce bianca negli HP Q2D potrebbe favorire la progettazione razionale dei LED di nuova generazione.

Obiettivo

Organic-inorganic halide perovskites have emerged as promising materials for light-emitting devices (LEDs) due to their broad white-light emission, primarily attributed to self-trapped excitons (STEs). In such perovskites, the inorganic and organic layers are stacked alternatively, leading to a quasi-two-dimensional structure. The unique structural configuration in quasi-two-dimensional halide perovskite(Q2D HP) leads to complex excitonic behaviour. The soft lattice of Q2D HP facilitates the formation of STE in which the exciton interacts with lattice vibrations to lower the energy and get trapped. Given the structural complexity, theoretical studies on STEs in Q2D HP have been sparse, hindering the optimization of those for practical applications. This proposal seeks to address this gap by conducting an in-depth theoretical investigation into the formation, tunability, and relaxation mechanisms of STEs in Q2D HPs, using advanced first-principles methods. The research will explore the interactions between excitons and lattice vibrations (phonons) and develop a computational framework capable of accurately modelling STEs in these complex systems. I will consider different types of Q2D HPs to understand the correlations between the crystal orientation and the emission spectra. Additionally, the impact of organic cation size and shape on emission spectra will be explored to understand chemical tunability and the role of defects, such as halide vacancies, in influencing STE behaviour. Finally, the study will examine non-radiative decay channels of STEs, such as vibrational loss and Auger recombination, aiming to correlate these with structural properties to propose material compositions that enhance device efficiency while maintaining white-light emission. The outcomes of this research will provide critical insights into the mechanisms of white light emission in Q2D HPs and the development of next-generation LEDs.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinatore

THE CHANCELLOR, MASTERS AND SCHOLARS OF THE UNIVERSITY OF OXFORD
Contributo netto dell'UE
€ 276 187,92
Indirizzo
WELLINGTON SQUARE UNIVERSITY OFFICES
OX1 2JD Oxford
Regno Unito
Regione
South East (England) Berkshire, Buckinghamshire and Oxfordshire Oxfordshire
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato