कार्बनिक-अकार्बनिक हाइब्रिड पेरोव्स्काइट अर्धचालकों ने अपने उत्कृष्ट ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक गुणों के कारण बहुत ध्यान आकर्षित किया है और इनका व्यापक रूप से सौर सेल, फोटोइलेक्ट्रोकेमिकल सेल, लेजर और लाइट-एमिटिंग डायोड (एलईडी) में उपयोग किया जाता है। इनमें से, पेरोव्स्काइट-आधारित एलईडी (विशेष रूप से चौधरी₃राष्ट्रीय राजमार्ग₃पीबीबीआर₃ का उपयोग करने वाले) पिछले दशक में एक अत्यंत आशाजनक अनुसंधान क्षेत्र बन गए हैं। हालांकि, ट्रैप्ड स्टेट्स (विशेष रूप से इंटरफेस पर) पेरोव्स्काइट एलईडी के प्रदर्शन और स्थिरता को गंभीर रूप से सीमित करते हैं। बैंड गैप के भीतर ये ऊर्जा-स्थानीयकृत स्टेट्स चार्ज वाहकों को फंसाते और छोड़ते हैं, जिससे वाहक गतिशीलता कम हो जाती है, गैर-विकिरणकारी पुनर्संयोजन बढ़ जाता है और डिवाइस की दक्षता में कमी आती है। पेरोव्स्काइट एलईडी में ट्रैप्ड स्टेट्स मुख्य रूप से ग्रेन बाउंड्री, आंतरिक दोषों और इंटरफेस इंटरैक्शन से उत्पन्न होते हैं। उदाहरण के लिए, विशिष्ट बिंदु दोष जैसे हैलोजन रिक्तियां और ए-साइट रिक्तियां, लेड-हैलोजन एंटीसाइट और हैलोजन इंटरस्टिस गैर-विकिरणकारी हानि का कारण बन सकते हैं। हैलोजन रिक्तियां धनात्मक आवेशित स्थल बनाती हैं, जिससे बैंड गैप में दोष अवस्थाएं उत्पन्न होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉन फंस जाते हैं और छिद्र निष्क्रिय हो जाते हैं, जिससे ट्रैप-सहायता प्राप्त इलेक्ट्रॉन-छिद्र पुनर्संयोजन होता है, जो उपकरण की दक्षता को काफी कम कर देता है।
वू एट अल. ने पहले पराबैंगनी फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके मिथाइलअमोनियम लेड आयोडाइड पेरोव्स्काइट पतली फिल्मों में ऐसे ट्रैप के प्रत्यक्ष प्रमाण प्रदान किए थे। इसके विपरीत, वातावरण में अत्यधिक हैलोजन की उपस्थिति से हैलोजन-समृद्ध सतह परतों का निर्माण हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप स्व-निष्क्रियता प्रभाव उत्पन्न होता है, जो एक्सिटॉन उत्पादन को बढ़ावा देता है और विकिरण पुनर्संयोजन दर को बढ़ाता है। ट्रैप-सहायता प्राप्त गैर-विकिरण पुनर्संयोजन, विशेष रूप से कम वाहक घनत्व पर, प्रकाश दक्षता में कमी का एक प्रमुख कारण है। पुनर्संयोजन को बढ़ावा देने के अलावा, फंसे हुए स्टेट्स आयन प्रवासन के लिए चैनल भी बन सकते हैं, जिससे उपकरण के प्रदर्शन में गिरावट और बढ़ जाती है। एक अन्य प्रमुख समस्या पेरोव्स्काइट प्रकाश उत्सर्जक डायोड में वाहक इंजेक्शन का असंतुलन है, जिससे इंटरफ़ेस पर वाहक संचय होता है, जो गैर-विकिरण पुनर्संयोजन और महत्वपूर्ण प्रकाश शमन को ट्रिगर करता है। इस समस्या के समाधान के लिए, इलेक्ट्रॉन परिवहन परत और होल परिवहन परत के बीच वाहक गतिशीलता को संतुलित करना, पेरोव्स्काइट प्रकाश उत्सर्जक डायोड में संतुलित वाहक इंजेक्शन सुनिश्चित करने की एक प्रभावी रणनीति साबित हुई है। इसके अलावा, विद्युत क्षेत्र द्वारा संचालित आयन प्रवासन इन चुनौतियों को और बढ़ा देता है, जिससे फोटोकरंट हिस्टैरेसिस, करंट-वोल्टेज हिस्टैरेसिस, स्विच करने योग्य डिवाइस पोलैरिटी और असामान्य रूप से उच्च स्थिर डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांक जैसे असामान्य व्यवहार उत्पन्न होते हैं। आयन प्रवासन फंसे हुए स्टेट्स के निर्माण और सक्रियण को और भी बढ़ा देता है, जिससे डिवाइस के प्रदर्शन पर उनके हानिकारक प्रभाव और भी बढ़ जाते हैं।
शोध दल ने पहले प्रदर्शित किया था कि ऑर्गेनोक्लोराइड (जैसे कोलीन क्लोराइड) का उपयोग करके पैसिवेशन से पेरोव्स्काइट एलईडी में आयन माइग्रेशन को प्रभावी ढंग से दबाया जा सकता है और ट्रैप्ड स्टेट्स को कम किया जा सकता है, जिससे स्पेक्ट्रल स्थिरता और डिवाइस प्रदर्शन में सुधार होता है। हाल के अध्ययनों ने ट्रैप्ड स्टेट्स और आयन माइग्रेशन को कम करके डिवाइस दक्षता में सुधार करने में डिफेक्ट पैसिवेशन रणनीतियों की प्रभावशीलता की पुष्टि की है। उदाहरण के लिए, जू एट अल. ने ऑर्गेनोक्लोराइड इंजीनियरिंग का उपयोग करके रंग-स्थिर गहरे नीले पेरोव्स्काइट एलईडी के निर्माण को प्रदर्शित किया, जिसमें ट्रैप्ड स्टेट्स और आयन माइग्रेशन में कमी मुख्य कारक थी। इसी प्रकार, युन एट अल. ने नीले सीज़ियम लेड ब्रोमाइड पेरोव्स्काइट एलईडी में आयन माइग्रेशन और ट्रैप्ड स्टेट्स द्वारा उत्पन्न चुनौतियों को इंगित किया और डिफेक्ट स्तरों को नियंत्रित करने और फोनन कपलिंग को कम करने के लिए संरचनात्मक इंजीनियरिंग हेतु हाइड्राज़ीन हाइड्रोब्रोमाइड के उपयोग का प्रस्ताव दिया, जिससे डिवाइस दक्षता में सुधार हुआ। हालांकि, ये अध्ययन मुख्य रूप से सामग्री इंजीनियरिंग पर केंद्रित हैं और इंटरफेशियल कैरियर डायनामिक्स का प्रत्यक्ष रूप से अध्ययन नहीं करते हैं या ट्रैप-असिस्टेड रिकॉम्बिनेशन का मात्रात्मक विश्लेषण नहीं करते हैं। इसके अलावा, हालांकि दोष निष्क्रियता रणनीतियों को आयन प्रवासन को दबाने के लिए दिखाया गया है, लेकिन चार्ज इंजेक्शन संतुलन पर उनके प्रभाव का गहराई से पता लगाना अभी बाकी है।
ताइवान के नेशनल चेंग कुंग विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने, त्ज़ुंग-फैंग गुओ के नेतृत्व में, चौधरी₃राष्ट्रीय राजमार्ग₃पीबीबीआर₃-आधारित पेरोव्स्काइट लाइट-एमिटिंग डायोड (नेतृत्व किया) के ट्रैप्ड स्टेट्स, इंटरफ़ेस डायनामिक्स और कैरियर डायनामिक्स की जांच के लिए एडमिटेंस स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग किया, और यह पता लगाया कि कोलीन क्लोराइड डिफेक्ट पैसिवेशन किस प्रकार इंटरफ़ेशियल कैरियर डायनामिक्स को बेहतर बनाता है। यह तकनीक डिवाइस के विद्युत व्यवहार की जांच करने में सक्षम बनाती है, जिससे यह पता चलता है कि ट्रैप्ड स्टेट्स कैपेसिटेंस, कैरियर इंजेक्शन और रिकॉम्बिनेशन प्रक्रियाओं को कैसे प्रभावित करते हैं—जो डिवाइस की दक्षता और स्थिरता में सुधार के लिए महत्वपूर्ण हैं। अध्ययन से पता चलता है कि प्रभावी डिफेक्ट पैसिवेशन गैर-विकिरणकारी रिकॉम्बिनेशन को काफी हद तक दबाता है, आयन माइग्रेशन को कम करता है, और अधिक संतुलित चार्ज इंजेक्शन और परिवहन सुनिश्चित करता है। इन प्रभावों का विश्लेषण करने के लिए, वोल्टेज-निर्भर कैपेसिटेंस, ल्यूमिनेंस-कैपेसिटेंस-वोल्टेज संबंध और आवृत्ति-निर्भर कैपेसिटेंस को व्युत्पन्न और मूल्यांकित किया गया। इन विश्लेषणों से पता चलता है कि पैसिवेटेड उपकरणों में ट्रैप घनत्व कम होता है, आयन ध्रुवीकरण कम होता है और विकिरण पुनर्संयोजन बढ़ता है, जिससे इंटरफेशियल कैरियर डायनामिक्स में सुधार की पुष्टि होती है। पिछले अध्ययनों की तुलना में, जो मुख्य रूप से उपकरण प्रदर्शन प्रवृत्तियों और पूरक विद्युत लक्षण वर्णन पर केंद्रित थे, यह शोधपत्र एडमिटेंस स्पेक्ट्रोस्कोपी पर आधारित नैदानिक विश्लेषण प्रक्रिया पर केंद्रित है। विश्लेषण को आवृत्ति-समाधानित प्रतिक्रिया कार्यों और बायस क्षेत्र मानचित्रण तक विस्तारित किया गया, और इलेक्ट्रॉन ट्रैप प्रतिक्रिया को धीमी आयन योगदान से स्पष्ट रूप से अलग किया गया, जिससे आवेश संचय, पुनर्संयोजन और स्थिरता के लिए अधिक क्रियाविधि संबंधी व्याख्या प्राप्त हुई।
