In this work, the interface electronic properties of ZnO(0001)/CH3NH3PbI3 were investigated by both X-ray and ultraviolet photoelectron spectroscopy. The CH3NH3PbI3 thin films were grown on single crystalline ZnO(0001) substrate in situ by co-evaporation of PbI2 and CH3NH3I at room temperature with various thickness from 1.5 nm to 190 nm. It was found that the conduction band minimum of ZnO lies 0.3 eV below that of CH3NH3PbI3, while the valence band maximum of ZnO lies 2.1 eV below that of CH3NH3PbI3, implying that the electrons can be effectively transported from CH3NH3PbI3 to ZnO, and the holes can be blocked in the same time. A PbI2 rich layer was initially formed at the interface of ZnO(0001)/CH3NH3PbI3 during the growth. As a consequence, an interface barrier was built up which may prevent the electron transport at the interface.

1.
M. A.
Green
,
A.
Ho-Baillie
, and
H. J.
Snaith
,
Nat. Photonics
8
,
506
(
2014
).
2.
S. D.
Stranks
and
H. J.
Snaith
,
Nat. Nanotechnol.
10
,
391
(
2015
).
3.
A.
Kojima
,
K.
Teshima
,
Y.
Shirai
, and
T.
Miyasaka
,
J. Am. Chem. Soc.
131
,
6050
(
2009
).
4.
M. M.
Lee
,
J.
Teuscher
,
T.
Miyasaka
,
T. N.
Murakami
, and
H. J.
Snaith
,
Science
338
,
643
(
2012
).
5.
N. J.
Jeon
,
J. H.
Noh
,
W. S.
Yang
,
Y. C.
Kim
,
S.
Ryu
,
J.
Seo
, and
S. I.
Seok
,
Nature
517
,
476
(
2015
).
6.
W. S.
Yang
,
J. H.
Noh
,
N. J.
Jeon
,
Y. C.
Kim
,
S.
Ryu
,
J.
Seo
, and
S. I.
Seok
,
Science
348
,
1234
(
2015
).
7.
S.
Sun
,
T.
Salim
,
N.
Mathews
,
M.
Duchamp
,
C.
Boothroyd
,
G.
Xing
,
T. C.
Sum
, and
Y. M.
Lam
,
Energy Environ. Sci.
7
,
399
(
2014
).
8.
A.
Miyata
,
A.
Mitioglu
,
P.
Plochocka
,
O.
Portugall
,
J. T.-W.
Wang
,
S. D.
Stranks
,
H. J.
Snaith
, and
R. J.
Nicholas
,
Nat. Phys.
11
,
582
(
2015
).
9.
H. P.
Zhou
,
Q.
Chen
,
G.
Li
,
S.
Luo
,
T. B.
Song
,
H. S.
Duan
,
Z. R.
Hong
,
J. B.
You
,
Y. S.
Liu
, and
Y.
Yang
,
Science
345
,
542
(
2014
).
10.
E. M.
Miller
,
Y.
Zhao
,
C. C.
Mercado
,
S. K.
Saha
,
J. M.
Luther
,
K.
Zhu
,
V.
Stevanovic
,
C. L.
Perkins
, and
J.
van de Lagemaat
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
16
,
22122
(
2014
).
11.
R.
Lindblad
,
D.
Bi
,
B.-W.
Park
,
J.
Oscarsson
,
M.
Gorgoi
,
H.
Siegbahn
,
M.
Odelius
,
E. M. J.
Johansson
, and
H.
Rensmo
,
J. Phys. Chem. Lett.
5
,
648
(
2014
).
12.
P.
Schulz
,
E.
Edri
,
S.
Kirmayer
,
G.
Hodes
,
D.
Cahen
, and
A.
Kahn
,
Energy Environ. Sci.
7
,
1377
(
2014
).
13.
X.
Liu
,
C.
Wang
,
L.
Lyu
,
C.
Wang
,
Z.
Xiao
,
C.
Bi
,
J.
Huang
, and
Y.
Gao
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
17
,
896
(
2015
).
14.
S.
Hüfner
,
Photoelectron Spectroscopy: Principles and Application
, 3rd ed. (
Springer-Verlag
,
Berlin, Heidelberg, New York
,
2003
).
15.
C. D.
Wagner
,
L. E.
Davis
,
M. V.
Zeller
,
J. A.
Taylor
,
R. H.
Raymond
, and
L. H.
Gale
,
Surf. Interface Anal.
3
,
211
(
1981
).
16.
M. P.
Seah
and
W. A.
Dench
,
Surf. Interface Anal.
1
,
2
(
1979
).
17.
B.
Philippe
,
B.-W.
Park
,
R.
Lindblad
,
J.
Oscarsson
,
S.
Ahmadi
,
E. M. J.
Johansson
, and
H.
Rensmo
,
Chem. Mater.
27
,
1720
(
2015
).
18.
M.
Ledinský
,
P.
Löper
,
B.
Niesen
,
J.
Holovský
,
S.-J.
Moon
,
J.-H.
Yum
,
S. D.
Wolf
,
A.
Fejfar
, and
C.
Ballif
,
J. Phys. Chem. Lett.
6
,
401
(
2015
).
19.
R.
Girard
,
O.
Tjernberg
,
G.
Chiaia
,
S.
Söderholm
,
U.
Karlsson
,
C.
Wigren
,
H.
Nylén
, and
I.
Lindau
,
Surf. Sci.
373
,
409
(
1997
).
20.
E. A.
Kraut
,
R. W.
Grant
,
J. R.
Waldrop
, and
S. P.
Kowalczyk
,
Phys. Rev. Lett.
44
,
1620
(
1980
).
21.
E. A.
Kraut
,
R. W.
Grant
,
J. R.
Waldrop
, and
S. P.
Kowalczyk
,
Phys. Rev. B
28
,
1965
(
1983
).
22.
P.
Giannozzi
,
S.
Baroni
,
N.
Bonini
,
M.
Calandra
,
R.
Car
,
C.
Cavazzoni
,
D.
Ceresoli
,
G. L.
Chiarotti
,
M.
Cococcioni
,
I.
Dabo
,
A. D.
Corso
,
S.
de Gironcoli
,
S.
Fabris
,
G.
Fratesi
,
R.
Gebauer
,
U.
Gerstmann
,
C.
Gougoussis
,
A.
Kokalj
,
M.
Lazzeri
,
L.
Martin-Samos
,
N.
Marzari
,
F.
Mauri
,
R.
Mazzarello
,
S.
Paolini
,
A.
Pasquarello
,
L.
Paulatto
,
C.
Sbraccia
,
S.
Scandolo
,
G.
Sclauzero
,
A. P.
Seitsonen
,
A.
Smogunov
,
P.
Umari
, and
R. M.
Wentzcovitch
,
J. Phys.: Condens. Matter
21
,
395502
(
2009
).
23.
J. P.
Perdew
,
A.
Ruzsinszky
,
G. I.
Csonka
,
O. A.
Vydrov
,
G. E.
Scuseria
,
L. A.
Constantin
,
X.
Zhou
, and
K.
Burke
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
136406
(
2008
).
24.
P. E.
Blöchl
,
Phys. Rev. B
50
,
17953
(
1994
).
25.
C. C.
Stoumpos
,
C. D.
Malliakas
, and
M. G.
Kanatzidis
,
Inorg. Chem.
52
,
9019
(
2013
).
26.
Y.-N.
Xu
and
W. Y.
Ching
,
Phys. Rev. B
48
,
4335
(
1993
).
27.
Y.
Park
,
V.
Choong
,
Y.
Gao
,
B. R.
Hsieh
, and
C. W.
Tang
,
Appl. Phys. Lett.
68
,
2699
(
1996
).
28.
T.
Supasai
,
N.
Rujisamphan
,
K.
Ullrich
,
A.
Chemseddine
, and
T.
Dittrich
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
183906
(
2013
).
29.
Ü.
Özgür
,
Y. I.
Alivov
,
C.
Liu
,
A.
Teke
,
M. A.
Reshchikov
,
S.
Doğan
,
V.
Avrutin
,
S.-J.
Cho
, and
H.
Morkoç
,
J. Appl. Phys.
98
,
041301
(
2005
).
30.
R.
Ahuja
,
H.
Arwin
,
A.
Ferreira da Silva
,
C.
Persson
,
J. M.
Osorio-Guillén
,
J.
Souza de Almeida
,
C.
Moyses Araujo
,
E.
Veje
,
N.
Veissid
,
C. Y.
An
,
I.
Pepe
, and
B.
Johansson
,
J. Appl. Phys.
92
,
7219
(
2002
).
31.
M. W.
Allen
and
S. M.
Durbin
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
122110
(
2008
).
You do not currently have access to this content.