• Energy Research
• ES close
• EU close
• English close
• University of Cambridge close

L'étude du comportement inhérent au transport de charge induit par le champ des pérovskites d'halogénure de plomb 3D est restée en grande partie une tâche difficile, principalement en raison des effets indésirables de la migration ionique près de la température ambiante. En outre, la présence de méthylammonium dans de nombreuses compositions de pérovskite 3D hautement performantes introduit des instabilités supplémentaires, qui limitent le fonctionnement fiable des dispositifs optoélectroniques à température ambiante. Ici, nous abordons ces deux défis et démontrons que les transistors à effet de champ (FET) à base de compositions de pérovskite sans méthylammonium et à métaux mélangés (Pb/Sn), qui sont largement étudiés pour les applications de cellules solaires et de diodes électroluminescentes, ne souffrent pas d'effets de migration ionique comme leurs homologues Pb purs et présentent de manière fiable un transport de type p sans hystérésis avec une mobilité élevée atteignant 5,4 $cm^2/Vs$ , un rapport ON/OFF approchant 10 $ ^6 $ et une conductance de canal normalisée de 3 S/m. La migration ionique réduite se manifeste également par une dépendance à la température activée de la mobilité à effet de champ avec une faible énergie d'activation, ce qui reflète une densité significative de défauts électroniques peu profonds. Nous visualisons la migration ionique dans le plan supprimée dans les pérovskites contenant du Sn par rapport à leurs homologues de Pb pur en utilisant la microscopie à photoluminescence sous polarisation et démontrons des stabilités opérationnelles prometteuses du dispositif de tension et de contrainte de courant. Notre travail établit les FET comme une excellente plate-forme pour fournir des informations fondamentales sur le dopage, les défauts et la physique du transport de charge des semi-conducteurs à pérovskite halogénure de métal mélangé afin de faire progresser leurs applications dans les dispositifs optoélectroniques. La investigación del comportamiento inherente de transporte de carga impulsado por el campo de las perovskitas de haluro de plomo 3D ha seguido siendo en gran medida una tarea difícil, debido principalmente a los efectos indeseables de la migración iónica cerca de la temperatura ambiente. Además, la presencia de metilamonio en muchas composiciones de perovskita 3D de alto rendimiento introduce inestabilidades adicionales, que limitan el funcionamiento confiable del dispositivo optoelectrónico a temperatura ambiente. Aquí, abordamos ambos desafíos y demostramos que los transistores de efecto de campo (FET) basados en composiciones de perovskita de metal mixto (Pb/Sn) sin metilamonio, que se estudian ampliamente para aplicaciones de células solares y diodos emisores de luz, no sufren efectos de migración de iones como sus contrapartes de Pb puro y exhiben de manera confiable transporte de tipo p libre de histéresis con una alta movilidad que alcanza los 5.4 $cm^2/Vs$, una relación de encendido/APAGADO cercana a $ 10^6 $ y una conductancia de canal normalizada de 3 S/m. La migración iónica reducida también se manifiesta en una dependencia de la temperatura activada de la movilidad del efecto de campo con baja energía de activación, lo que refleja una densidad significativa de defectos electrónicos poco profundos. Visualizamos la migración iónica suprimida en el plano en perovskitas que contienen Sn en comparación con sus contrapartes de Pb puro utilizando microscopía de fotoluminiscencia bajo polarización y demostramos estabilidades operativas prometedoras del dispositivo de tensión y corriente. Nuestro trabajo establece los FET como una excelente plataforma para proporcionar información fundamental sobre el dopaje, los defectos y la física del transporte de carga de los semiconductores de perovskita de haluro de metal mixto para avanzar en sus aplicaciones en dispositivos optoelectrónicos. Investigation of the inherent field-driven charge transport behaviour of 3D lead halide perovskites has largely remained a challenging task, owing primarily to undesirable ionic migration effects near room temperature. In addition, the presence of methylammonium in many high performing 3D perovskite compositions introduces additional instabilities, which limit reliable room temperature optoelectronic device operation. Here, we address both these challenges and demonstrate that field-effect transistors (FETs) based on methylammonium-free, mixed-metal (Pb/Sn) perovskite compositions, that are widely studied for solar cell and light-emitting diode applications, do not suffer from ion migration effects as their pure Pb counterparts and reliably exhibit hysteresis free p-type transport with high mobility reaching 5.4 $cm^2/Vs$, ON/OFF ratio approaching $10^6$, and normalized channel conductance of 3 S/m. The reduced ion migration is also manifested in an activated temperature dependence of the field-effect mobility with low activation energy, which reflects a significant density of shallow electronic defects. We visualize the suppressed in-plane ionic migration in Sn-containing perovskites compared to their pure-Pb counterparts using photoluminescence microscopy under bias and demonstrate promising voltage and current-stress device operational stabilities. Our work establishes FETs as an excellent platform for providing fundamental insights into the doping, defect and charge transport physics of mixed-metal halide perovskite semiconductors to advance their applications in optoelectronic devices. ظل التحقيق في سلوك نقل الشحنة المتأصل الذي يحركه المجال لبيروفسكايت الرصاص ثلاثي الأبعاد مهمة صعبة إلى حد كبير، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى تأثيرات الهجرة الأيونية غير المرغوب فيها بالقرب من درجة حرارة الغرفة. بالإضافة إلى ذلك، فإن وجود الميثيل أمونيوم في العديد من تركيبات البيروفسكايت ثلاثية الأبعاد عالية الأداء يؤدي إلى عدم استقرار إضافي، مما يحد من تشغيل الجهاز الإلكتروني البصري الموثوق في درجة حرارة الغرفة. هنا، نتصدى لكل من هذه التحديات ونوضح أن الترانزستورات ذات التأثير الميداني (FETs) القائمة على تركيبات البيروفسكايت الخالية من الميثيل أمونيوم والمختلطة المعادن (Pb/SN)، والتي تتم دراستها على نطاق واسع للخلايا الشمسية وتطبيقات الصمام الثنائي الباعث للضوء، لا تعاني من تأثيرات هجرة الأيونات كنظيراتها النقية من Pb وتظهر بشكل موثوق نقل p - type الخالي من التباطؤ مع حركة عالية تصل إلى 5.4 $cm^2/Vs$، ونسبة ON/OFF تقترب من $ 10^6 $، وتوصيل القناة الطبيعي لـ 3 S/m. تتجلى هجرة الأيونات المنخفضة أيضًا في الاعتماد المنشط على درجة الحرارة لحركة التأثير الميداني مع طاقة تنشيط منخفضة، مما يعكس كثافة كبيرة من العيوب الإلكترونية الضحلة. نتصور الهجرة الأيونية المكبوتة داخل الطائرة في البيروفسكايت المحتوية على Sn مقارنة بنظيراتها النقية من Pb باستخدام المجهر الضوئي تحت التحيز ونوضح الثبات التشغيلي الواعد للجهد وجهاز الإجهاد الحالي. يؤسس عملنا FETs كمنصة ممتازة لتوفير رؤى أساسية في فيزياء نقل المنشطات والعيوب والشحن لأشباه موصلات هاليد البيروفسكايت المختلطة المعادن لتعزيز تطبيقاتها في الأجهزة الإلكترونية الضوئية.

A measurement of the production of three isolated photons in proton–proton collisions at a centre-of-mass energy $\sqrt{s}$ = 8 TeV is reported. The results are based on an integrated luminosity of 20.2 fb$^{−1}$ collected with the ATLAS detector at the LHC. The differential cross sections are measured as functions of the transverse energy of each photon, the difference in azimuthal angle and in pseudorapidity between pairs of photons, the invariant mass of pairs of photons, and the invariant mass of the triphoton system. A measurement of the inclusive fiducial cross section is also reported. Next-to-leading-order perturbative QCD predictions are compared to the cross-section measurements. The predictions underestimate the measurement of the inclusive fiducial cross section and the differential measurements at low photon transverse energies and invariant masses. They provide adequate descriptions of the measurements at high values of the photon transverse energies, invariant mass of pairs of photons, and invariant mass of the triphoton system. Physics letters / B 781, 55 - 76 (2018). doi:10.1016/j.physletb.2018.03.057 Published by North-Holland Publ., Amsterdam

Subglacial hydrologic systems regulate ice sheet flow, causing acceleration or deceleration depending on hydraulic efficiency and the rate at which surface meltwater is delivered to the bed. Because these systems are rarely observed, ice sheet basal drainage represents a poorly integrated and uncertain component of models used to predict sea-level changes. Here, we report radar-derived basal melt rates and unexpectedly warm subglacial conditions beneath a large Greenlandic outlet glacier. The basal melt rates averaged 14 mm d−1 over 4 months, peaking at 57 mm d−1 when basal wa-ter temperature reached +0.88 C in a nearby borehole. We attribute both observations to the conversion of potential energy of surface water as heat in the basal drainage system, which peaked during a period of rainfall and intense surface melting. Our findings reveal limitations in the theory of channel formation and we show that viscous dissipation far surpasses other basal heat sources, even in a distributed, high-pressure system.

This dataset contains the underlying data for the following publication: I. Sognnaes, A. Gambhir, D.-J. Van de Ven, A. Nikas, A. Anger-Kraavi, H. Bui, L. Campagnolo, E. Delpiazzo, H. Doukas, S. Giarola, N. Grant, A. Hawkes, A. Koberle, A. Kolpakov, S. Mittal, J. Moreno, S. Perdana, J. Rogelj, M. Vielle, & G.P. Peters. (2021). A multi-model analysis of long-term emissions and warming implications of current mitigation efforts. Nature Climate Change.

This dataset contains the underlying data for the following publication: Giarola, S., Mittal, S., Vielle, M., Perdana, S., Campagnolo, L., Delpiazzo, E., ... & van de Ven, D. J. (2021). Challenges in the harmonisation of global integrated assessment models: A comprehensive methodology to reduce model response heterogeneity. Science of the Total Environment, 783, 146861. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.146861.

We present quantitative ultrafast interferometric pump-probe microscopy capable of tracking of photoexcitations with sub 10 nm spatial precision in three dimensions with 15 fs temporal reso- lution, through retrieval of the full transient photoinduced complex refractive index. We use this methodology to study the spatiotemporal dynamics of the quantum coherent photophysical process of ultrafast singlet exciton fission. Measurements on microcrystalline pentacene films grown on glass (SiO2) and boron nitride (hBN) reveal a 25 nm, 70 fs expansion of the joint-density-of-states along the crystal a,c-axes accompanied by a 6 nm, 115 fs change in the exciton density along the crystal b-axis. We propose that photogenerated singlet excitons expand along the direction of max- imal orbital π-overlap in the crystal a,c-plane to form correlated triplet pairs, which subsequently electronically decouples into free triplets along the crystal b-axis due to molecular sliding motion of neighbouring pentacene molecules. Our methodology lays the foundation for the study of three dimensional transport on ultrafast timescales.

Résumé Les forêts sont un puits de carbone terrestre important, mais les changements anthropiques dans l'utilisation des terres et le climat ont considérablement réduit l'échelle de ce système 1 . Les estimations de télédétection pour quantifier les pertes de carbone des forêts mondiales 2–5 sont caractérisées par une incertitude considérable et nous manquons d'une évaluation complète de source terrestre pour comparer ces estimations. Ici, nous combinons plusieurs approches provenant de sources terrestres 6 et satellitaires 2,7,8 pour évaluer l'échelle du potentiel mondial de carbone forestier en dehors des terres agricoles et urbaines. Malgré les variations régionales, les prévisions ont démontré une cohérence remarquable à l'échelle mondiale, avec seulement une différence de 12 % entre les estimations provenant de sources terrestres et celles provenant de satellites. À l'heure actuelle, le stockage mondial du carbone forestier est nettement inférieur au potentiel naturel, avec un déficit total de 226 Gt (gamme de modèles = 151–363 Gt) dans les zones à faible empreinte humaine. La majeure partie (61 %, 139 Gt C) de ce potentiel se trouve dans des zones forestières existantes, dans lesquelles la protection des écosystèmes peut permettre aux forêts de se rétablir jusqu'à maturité. Les 39 % restants (87 Gt C) du potentiel se trouvent dans des régions où les forêts ont été enlevées ou fragmentées. Bien que les forêts ne puissent pas remplacer les réductions d'émissions, nos résultats soutiennent l'idée 2,3,9 que la conservation, la restauration et la gestion durable de diverses forêts offrent des contributions précieuses à la réalisation des objectifs mondiaux en matière de climat et de biodiversité. Resumen Los bosques son un importante sumidero de carbono terrestre, pero los cambios antropogénicos en el uso de la tierra y el clima han reducido considerablemente la escala de este sistema 1 . Las estimaciones de teledetección para cuantificar las pérdidas de carbono de los bosques globales 2–5 se caracterizan por una incertidumbre considerable y carecemos de una evaluación exhaustiva de fuentes terrestres para comparar estas estimaciones. Aquí combinamos varios enfoques de fuentes terrestres 6 y derivados de satélites 2,7,8 para evaluar la escala del potencial global de carbono forestal fuera de las tierras agrícolas y urbanas. A pesar de la variación regional, las predicciones demostraron una consistencia notable a escala global, con solo una diferencia del 12% entre las estimaciones de fuentes terrestres y las derivadas de satélites. En la actualidad, el almacenamiento global de carbono forestal se encuentra marcadamente por debajo del potencial natural, con un déficit total de 226 Gt (rango del modelo = 151-363 Gt) en áreas con baja huella humana. La mayor parte (61%, 139 Gt C) de este potencial se encuentra en áreas con bosques existentes, en las que la protección de los ecosistemas puede permitir que los bosques se recuperen hasta la madurez. El 39% restante (87 Gt C) del potencial se encuentra en regiones en las que los bosques han sido eliminados o fragmentados. Aunque los bosques no pueden ser un sustituto de las reducciones de emisiones, nuestros resultados respaldan la idea 2,3,9 de que la conservación, restauración y gestión sostenible de bosques diversos ofrece contribuciones valiosas para cumplir con los objetivos mundiales de clima y biodiversidad. Abstract Forests are a substantial terrestrial carbon sink, but anthropogenic changes in land use and climate have considerably reduced the scale of this system 1 . Remote-sensing estimates to quantify carbon losses from global forests 2–5 are characterized by considerable uncertainty and we lack a comprehensive ground-sourced evaluation to benchmark these estimates. Here we combine several ground-sourced 6 and satellite-derived approaches 2,7,8 to evaluate the scale of the global forest carbon potential outside agricultural and urban lands. Despite regional variation, the predictions demonstrated remarkable consistency at a global scale, with only a 12% difference between the ground-sourced and satellite-derived estimates. At present, global forest carbon storage is markedly under the natural potential, with a total deficit of 226 Gt (model range = 151–363 Gt) in areas with low human footprint. Most (61%, 139 Gt C) of this potential is in areas with existing forests, in which ecosystem protection can allow forests to recover to maturity. The remaining 39% (87 Gt C) of potential lies in regions in which forests have been removed or fragmented. Although forests cannot be a substitute for emissions reductions, our results support the idea 2,3,9 that the conservation, restoration and sustainable management of diverse forests offer valuable contributions to meeting global climate and biodiversity targets. تعد الغابات المجردة بالوعة كربون أرضية كبيرة، لكن التغيرات البشرية في استخدام الأراضي والمناخ قللت بشكل كبير من حجم هذا النظام 1 . تتميز تقديرات الاستشعار عن بعد لقياس خسائر الكربون من الغابات العالمية 2–5 بقدر كبير من عدم اليقين ونفتقر إلى تقييم شامل من مصادر أرضية لقياس هذه التقديرات. هنا نجمع بين العديد من الأساليب الأرضية 6 والنهج المستمدة من الأقمار الصناعية 2،7،8 لتقييم حجم إمكانات الكربون في الغابات العالمية خارج الأراضي الزراعية والحضرية. على الرغم من التباين الإقليمي، أظهرت التوقعات اتساقًا ملحوظًا على نطاق عالمي، مع اختلاف بنسبة 12 ٪ فقط بين التقديرات الأرضية والتقديرات المستمدة من الأقمار الصناعية. في الوقت الحاضر، يكون التخزين العالمي للكربون في الغابات تحت الإمكانات الطبيعية بشكل ملحوظ، مع عجز إجمالي قدره 226 جيجا طن (نطاق النموذج = 151–363 جيجا طن) في المناطق ذات البصمة البشرية المنخفضة. وتوجد معظم هذه الإمكانات (61 ٪، 139 جيجا طن) في المناطق التي توجد بها غابات، حيث يمكن لحماية النظام الإيكولوجي أن تسمح للغابات بالتعافي إلى مرحلة النضج. تكمن نسبة 39 ٪ المتبقية (87 جيجا طن) من الإمكانات في المناطق التي تمت فيها إزالة الغابات أو تجزئتها. على الرغم من أن الغابات لا يمكن أن تكون بديلاً عن خفض الانبعاثات، إلا أن نتائجنا تدعم الفكرة 2،3،9 القائلة بأن الحفاظ على الغابات المتنوعة واستعادتها وإدارتها المستدامة تقدم مساهمات قيمة لتحقيق أهداف المناخ العالمي والتنوع البيولوجي.