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Elastic softness of hybrid lead halide perovskites

Authors :
Claude Ecolivet
Philippe Bourges
Antoine Létoublon
Claudine Katan
Makhsud I. Saidaminov
Ayan A. Zhumekenov
Stéphane Cordier
Benoit Ruffle
Stéphane Raymond
Jacky Even
Osman M. Bakr
Afonso da Cunha Ferreira
Serge Paofai
Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON)
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
LLB - Nouvelles frontières dans les matériaux quantiques (NFMQ)
Laboratoire Léon Brillouin (LLB - UMR 12)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Magnétisme et Diffusion Neutronique (MDN)
Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM)
Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Institut de Physique de Rennes (IPR)
Université de Rennes (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Charles Coulomb (L2C)
Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)
the support of Banting Postdoctoral Fellowship Program, administered by theGovernment of Canada.
European Project: 687008,H2020,H2020-FETOPEN-2014-2015-RIA,GOTSolar(2016)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut Laue-Langevin (ILL)
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay
ILL
Source :
Physical Review Letters, Physical Review Letters, 2018, 121 (8), pp.085502. ⟨10.1103/PhysRevLett.121.085502⟩, International Conference on Perovskite Thin Film Photovoltaics, Photonics and Optoelectronics 2018 (ABXPV&PEROPTO 18), International Conference on Perovskite Thin Film Photovoltaics, Photonics and Optoelectronics 2018 (ABXPV&PEROPTO 18), Feb 2018, Rennes, France. 2018, Physical Review Letters, American Physical Society, 2018, 121 (8), pp.085502. ⟨10.1103/PhysRevLett.121.085502⟩
Publication Year :
2018
Publisher :
HAL CCSD, 2018.

Abstract

Much recent attention has been devoted towards unravelling the microscopic optoelectronic properties of hybrid organic-inorganic perovskites (HOP). Here we investigate by coherent inelastic neutron scattering spectroscopy and Brillouin light scattering, low frequency acoustic phonons in four different hybrid perovskite single crystals: MAPbBr$_3$, FAPbBr$_3$, MAPbI$_3$ and $\alpha$-FAPbI$_3$ (MA: methylammonium, FA: formamidinium). We report a complete set of elastic constants caracterized by a very soft shear modulus C$_{44}$. Further, a tendency towards an incipient ferroelastic transition is observed in FAPbBr$_3$. We observe a systematic lower sound group velocity in the technologically important iodide-based compounds compared to the bromide-based ones. The findings suggest that low thermal conductivity and hot phonon bottleneck phenomena are expected to be enhanced by low elastic stiffness, particularly in the case of the ultrasoft $\alpha$-FAPbI$_3$.<br />Comment: Supplementary information included

Details

Language :
English
ISSN :
00319007 and 10797114
Database :
OpenAIRE
Journal :
Physical Review Letters, Physical Review Letters, 2018, 121 (8), pp.085502. ⟨10.1103/PhysRevLett.121.085502⟩, International Conference on Perovskite Thin Film Photovoltaics, Photonics and Optoelectronics 2018 (ABXPV&PEROPTO 18), International Conference on Perovskite Thin Film Photovoltaics, Photonics and Optoelectronics 2018 (ABXPV&PEROPTO 18), Feb 2018, Rennes, France. 2018, Physical Review Letters, American Physical Society, 2018, 121 (8), pp.085502. ⟨10.1103/PhysRevLett.121.085502⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....3b8b65f4c8a868b5f2227f3767491a5d
Full Text :
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.085502⟩