Halide perovskites have recently emerged as promising semiconductor materials for several applications including solar cells, light-emitting diodes, and radiation detectors. The charge carrier transport properties, which could be evaluated by the mobility-lifetime (mu-tau or μ-г) product, serve an important role for the development of halide perovskites for radiation detection applications. In this Perspective, we first explain the charge transport mechanism and the limiting factors that determine the intrinsic charge carrier mobility in halide perovskite single crystals. Then, we overview the techniques and methods that have been employed for evaluating the charge carrier mobility (for both electrons and holes). Finally, we discuss the discrepancy in the experimentally determined carrier mobility from the literature for halide perovskite single crystals, and provide a perspective on future developments for carrier mobility enhancement.
REFERENCES
1.
P.
Tonui
,
S. O.
Oseni
,
G.
Sharma
,
Q.
Yan
, and
G.
Tessema Mola
, Renewable Sustainable Energy Rev.
91
, 1025
(2018
).2.
J.
Miao
and
F.
Zhang
, J. Mater. Chem. C
7
, 1741
(2019
).3.
H.
Mescher
,
F.
Schackmar
,
H.
Eggers
,
T.
Abzieher
,
M.
Zuber
,
E.
Hamann
,
T.
Baumbach
,
B. S.
Richards
,
G.
Hernandez-Sosa
,
U. W.
Paetzold
, and
U.
Lemmer
, ACS Appl. Mater. Interfaces
12
, 15774
(2020
).4.
Z.
Zhang
,
C. C.
Chung
,
Z.
Huang
,
E.
Vetter
,
D.
Seyitliyev
,
D.
Sun
,
K.
Gundogdu
,
F. N.
Castellano
,
E. O.
Danilov
, and
G.
Yang
, Mater. Lett.
269
, 127667
(2020
).5.
X.
Li
,
C.
Meng
,
B.
Huang
,
D.
Yang
,
X.
Xu
, and
H.
Zeng
, Adv. Opt. Mater.
8
, 2000273
(2020
).6.
Z.
Zhang
and
G.
Yang
, J. Mater. Sci. Mater. Electron.
1
, 3
(2020
).7.
Q.
Han
,
S. H.
Bae
,
P.
Sun
,
Y. T.
Hsieh
,
Y.
Yang
,
Y. S.
Rim
,
H.
Zhao
,
Q.
Chen
,
W.
Shi
,
G.
Li
, and
Y.
Yeng
, Adv. Mater.
28
, 2253
(2016
).8.
G.
Grancini
and
M. K.
Nazeeruddin
, Nat. Rev. Mater.
4
, 4
(2019
).9.
D. H.
Cao
,
C. C.
Stoumpos
,
O. K.
Farha
,
J. T.
Hupp
, and
M. G.
Kanatzidis
, J. Am. Chem. Soc.
137
, 7843
(2015
).10.
C. C.
Stoumpos
,
D. H.
Cao
,
D. J.
Clark
,
J.
Young
,
J. M.
Rondinelli
,
J. I.
Jang
,
J. T.
Hupp
, and
M. G.
Kanatzidis
, Chem. Mater.
28
, 2852
(2016
).11.
B.
Saparov
and
D. B.
Mitzi
, Chem. Rev.
116
, 4558
(2016
).12.
A. L.
Abdelhady
and
M. I.
Saidaminov
, Chem
5
, 2513
(2019
).13.
G.
Grancini
,
C.
Roldán-Carmona
,
I.
Zimmermann
,
E.
Mosconi
,
X.
Lee
,
D.
Martineau
,
S.
Narbey
,
F.
Oswald
,
F.
de Angelis
,
M.
Graetzel
, and
M. K.
Nazeeruddin
, Nat. Commun.
8
, 15684
(2017
).14.
H.
Tsai
,
W.
Nie
,
J. C.
Blancon
,
C. C.
Stoumpos
,
R.
Asadpour
,
B.
Harutyunyan
,
A. J.
Neukirch
,
R.
Verduzco
,
J. J.
Crochet
,
S.
Tretiak
,
L.
Pedesseau
,
J.
Even
,
M. A.
Alam
,
G.
Gupta
,
J.
Lou
,
P. M.
Ajayan
,
M. J.
Bedzyk
,
M. G.
Kanatzidis
, and
A. D.
Mohite
, Nature
536
, 312
(2016
).15.
H.
Lin
,
C.
Zhou
,
Y.
Tian
,
T.
Siegrist
, and
B.
Ma
, ACS Energy Lett.
3
, 54
(2018
).16.
C. C.
Stoumpos
,
C. D.
Malliakas
,
J. A.
Peters
,
Z.
Liu
,
M.
Sebastian
,
J.
Im
,
T. C.
Chasapis
,
A. C.
Wibowo
,
D. Y.
Chung
,
A. J.
Freeman
,
B. W.
Wessels
, and
M. G.
Kanatzidis
, Cryst. Growth Des.
13
, 2722
(2013
).17.
D. N.
Dirin
,
I.
Cherniukh
,
S.
Yakunin
,
Y.
Shynkarenko
, and
M. V.
Kovalenko
, Chem. Mater.
28
, 8470
(2016
).18.
S.
Yakunin
,
D. N.
Dirin
,
Y.
Shynkarenko
,
V.
Morad
,
I.
Cherniukh
,
O.
Nazarenko
,
D.
Kreil
,
T.
Nauser
, and
M. V.
Kovalenko
, Nat. Photonics
10
, 585
(2016
).19.
Y.
He
,
L.
Matei
,
H. J.
Jung
,
K. M.
McCall
,
M.
Chen
,
C. C.
Stoumpos
,
Z.
Liu
,
J. A.
Peters
,
D. Y.
Chung
,
B. W.
Wessels
,
M. R.
Wasielewski
,
V. P.
Dravid
,
A.
Burger
, and
M. G.
Kanatzidis
, Nat. Commun.
9
, 4383
(2018
).20.
L. M.
Herz
, Annu. Rev. Phys. Chem.
67
, 65
(2016
).21.
L.
Mao
,
C. C.
Stoumpos
, and
M. G.
Kanatzidis
, J. Am. Chem. Soc.
141
, 1171
(2019
).22.
R.
Devanathan
,
L. R.
Corrales
,
F.
Gao
, and
W. J.
Weber
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A
565
, 637
(2006
).23.
H. T.
Yi
,
X.
Wu
,
X.
Zhu
, and
V.
Podzorov
, Adv. Mater.
28
, 6509
(2016
).24.
Y.
Takahashi
,
H.
Hasegawa
,
Y.
Takahashi
, and
T.
Inabe
, J. Solid State Chem.
205
, 39
(2013
).25.
T.
Li
,
X.
Zhao
,
D.
Yang
,
M. H.
Du
, and
L.
Zhang
, Phys. Rev. Appl.
10
, 041001
(2018
).26.
R.
Brakkee
and
R. M.
Williams
, Appl. Sci.
10
, 3061
(2020
).27.
W.
Lin
,
C. C.
Stoumpos
,
Z.
Liu
,
S.
Das
,
O. Y.
Kontsevoi
,
Y.
He
,
C. D.
Malliakas
,
H.
Chen
,
B. W.
Wessels
, and
M. G.
Kanatzidis
, ACS Photonics
4
, 1805
(2017
).28.
M. I.
Saidaminov
,
A. L.
Abdelhady
,
B.
Murali
,
E.
Alarousu
,
V. M.
Burlakov
,
W.
Peng
,
I.
Dursun
,
L.
Wang
,
Y.
He
,
G.
MacUlan
,
A.
Goriely
,
T.
Wu
,
O. F.
Mohammed
, and
O. M.
Bakr
, Nat. Commun.
6
, 23955
(2015
).29.
Q.
Dong
,
Y.
Fang
,
Y.
Shao
,
P.
Mulligan
,
J.
Qiu
,
L.
Cao
, and
J.
Huang
, Science
347
, 967
(2015
).30.
C. Q.
Xia
,
Q.
Lin
,
J. B.
Patel
,
A. D.
Wright
,
T. W.
Crothers
,
R. L.
Milot
,
L. M.
Herz
, and
M. B.
Johnston
, in International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, IRMMW-THz
(
IEEE Computer Society
, 2019
).31.
D. A.
Valverde-Chávez
,
C. S.
Ponseca
,
C. C.
Stoumpos
,
A.
Yartsev
,
M. G.
Kanatzidis
,
V.
Sundström
, and
D. G.
Cooke
, Energy Environ. Sci.
8
, 3700
(2015
).32.
R.
Brenot
,
R.
Vanderhaghen
,
B.
Drevillon
,
I.
French
,
P.
Roca
, and
I.
Cabarrocas
, Thin Solid Films
296
, 94
(1997
).33.
J.
Peng
,
Y.
Chen
,
K.
Zheng
,
T.
Pullerits
, and
Z.
Liang
, Chem. Soc. Rev.
46
, 5714
(2017
).34.
35.
D. C.
Cronemeyer
, Phys. Rev.
105
, 522
(1957
).36.
D. K.
Schroder
, Advanced Mos Devices (Modular Series on Solid State Devices)
(
Addison-Wesley
,
Boston
, 1987
).37.
C.
Hu
,
S.
Khandelwal
,
Y. S.
Chauhan
,
T.
McKay
,
J.
Watts
,
J. P.
Duarte
,
P.
Kushwaha
, and
H.
Agarwal
, Industry Standard FDSOI Compact Model BSIM-IMG for IC Design
(
Woodhead Publishing
, 2019
), Vol.
1
.38.
K.
Alfaramawi
, Bull. Mater. Sci.
37
, 1603
(2014
).39.
W.
Yu
,
F.
Li
,
L.
Yu
,
M. R.
Niazi
,
Y.
Zou
,
D.
Corzo
,
A.
Basu
,
C.
Ma
,
S.
Dey
,
M. L.
Tietze
,
U.
Buttner
,
X.
Wang
,
Z.
Wang
,
M. N.
Hedhili
,
C.
Guo
,
T.
Wu
, and
A.
Amassian
, Nat. Commun.
9
, 23955
(2018
).40.
J.
Wang
,
S. P.
Senanayak
,
J.
Liu
,
Y.
Hu
,
Y.
Shi
,
Z.
Li
,
C.
Zhang
,
B.
Yang
,
L.
Jiang
,
D.
Di
,
A. V.
Ievlev
,
O. S.
Ovchinnikova
,
T.
Ding
,
H.
Deng
,
L.
Tang
,
Y.
Guo
,
J.
Wang
,
K.
Xiao
,
D.
Venkateshvaran
,
L.
Jiang
,
D.
Zhu
, and
H.
Sirringhaus
, Adv. Mater.
31
, 1902618
(2019
).41.
T.
Matsushima
,
M. R.
Leyden
,
T.
Fujihara
,
C.
Qin
,
A. S. D.
Sandanayaka
, and
C.
Adachi
, Appl. Phys. Lett.
115
, 120601
(2019
).42.
R. L.
Milot
,
G. E.
Eperon
,
H. J.
Snaith
,
M. B.
Johnston
, and
L. M.
Herz
, Adv. Funct. Mater.
25
, 6218
(2015
).43.
W.
Pan
,
H.
Wu
,
J.
Luo
,
Z.
Deng
,
C.
Ge
,
C.
Chen
,
X.
Jiang
,
W. J.
Yin
,
G.
Niu
,
L.
Zhu
,
L.
Yin
,
Y.
Zhou
,
Q.
Xie
,
X.
Ke
,
M.
Sui
, and
J.
Tang
, Nat. Photonics
11
, 726
(2017
).44.
Z.
Zhang
,
D.
Cao
,
Z.
Huang
,
E. O.
Danilov
,
C. C.
Chung
,
D.
Sun
, and
G.
Yang
, Adv. Opt. Mater.
9
, 2001575
(2021
).45.
X.
Song
,
Q.
Cui
,
Y.
Liu
,
Z.
Xu
,
H.
Cohen
,
C.
Ma
,
Y.
Fan
,
Y.
Zhang
,
H.
Ye
,
Z.
Peng
,
R.
Li
,
Y.
Chen
,
J.
Wang
,
H.
Sun
,
Z.
Yang
,
Z.
Liu
,
Z.
Yang
,
W.
Huang
,
G.
Hodes
,
S.
Liu
, and
K.
Zhao
, Adv. Mater.
32
, 2003353
(2020
).46.
A. A.
Zhumekenov
,
M. I.
Saidaminov
,
M. A.
Haque
,
E.
Alarousu
,
S. P.
Sarmah
,
B.
Murali
,
I.
Dursun
,
X. H.
Miao
,
A. L.
Abdelhady
,
T.
Wu
,
O. F.
Mohammed
, and
O. M.
Bakr
, ACS Energy Lett.
1
, 32
(2016
).47.
Y.
Liu
,
J.
Sun
,
Z.
Yang
,
D.
Yang
,
X.
Ren
,
H.
Xu
,
Z.
Yang
, and
S. F.
Liu
, Adv. Opt. Mater.
4
, 1829
(2016
).48.
W. G.
Li
,
H. S.
Rao
,
B. X.
Chen
,
X. D.
Wang
, and
D.
Bin Kuang
, J. Mater. Chem. A
5
, 19431
(2017
).49.
V. M.
Le Corre
,
E. A.
Duijnstee
,
O. E.
Tambouli
,
J. M.
Ball
,
H. J.
Snaith
,
J.
Lim
, and
L. J. A.
Koster
, ACS Energy Lett.
6
, 1087
(2021
).50.
L.
Pan
,
Y.
Feng
,
J.
Huang
, and
L. R.
Cao
, IEEE Trans. Nucl. Sci.
67
, 2255
(2020
).51.
Y.
He
,
Z.
Liu
,
K. M.
McCall
,
W.
Lin
,
D. Y.
Chung
,
B. W.
Wessels
, and
M. G.
Kanatzidis
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A
922
, 217
(2019
).52.
T.
Liu
,
W.
Tang
,
S.
Luong
, and
O.
Fenwick
, Nanoscale
12
, 9688
(2020
).53.
C. C.
Stoumpos
,
C. D.
Malliakas
, and
M. G.
Kanatzidis
, Inorg. Chem.
52
, 9019
(2013
).54.
Y.
Lin
,
Y.
Bai
,
Y.
Fang
,
Q.
Wang
,
Y.
Deng
, and
J.
Huang
, ACS Energy Lett.
2
, 1571
(2017
).55.
T.
Niu
,
H.
Ren
,
B.
Wu
,
Y.
Xia
,
X.
Xie
,
Y.
Yang
,
X.
Gao
,
Y.
Chen
, and
W.
Huang
, J. Phys. Chem. Lett.
10
, 2349
(2019
).56.
G. E.
Stillman
,
C. M.
Wolfe
, and
J. O.
Dimmock
, J. Phys. Chem. Solids
31
, 1199
(1970
).57.
T.
Kimura
,
K.
Matsumori
,
K.
Oto
,
Y.
Kanemitsu
, and
Y.
Yamada
, Appl. Phys. Express
14
, 041009
(2021
).58.
H.
Yücel
,
Ö.
Birgül
,
E. S. R. A.
Uyar
, and
Ş.
Çubukçu
, Nucl. Eng. Technol.
51
, 731
(2019
).59.
P. J.
Sellin
and
J.
Vaitkus
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A
557
, 479
(2006
).60.
J. M.
Frost
, Phys. Rev. B
96
, 195202
(2017
).61.
K.
Miyata
,
D.
Meggiolaro
,
M.
Tuan Trinh
,
P. P.
Joshi
,
E.
Mosconi
,
S. C.
Jones
,
F.
De Angelis
, and
X. Y.
Zhu
, Sci. Adv.
3
, e1701217
(2017
).62.
O.
Gunawan
,
S. R.
Pae
,
D. M.
Bishop
,
Y.
Virgus
,
J. H.
Noh
,
N. J.
Jeon
,
Y. S.
Lee
,
X.
Shao
,
T.
Todorov
,
D. B.
Mitzi
, and
B.
Shin
, Nature
575
, 151
(2019
).63.
Y.
Li
,
C.
Li
,
H.
Yu
,
B.
Yuan
,
F.
Xu
,
H.
Wei
, and
B.
Cao
, Front. Chem.
8
, 754
(2020
).64.
D.
Ju
,
X.
Jiang
,
H.
Xiao
,
X.
Chen
,
X.
Hu
, and
X.
Tao
, J. Mater. Chem. A
6
, 20753
(2018
).65.
S.
Rong
,
Y.
Xiao
,
J.
Jiang
,
Q.
Zeng
, and
Y.
Li
, J. Phys. Chem. C
124
, 8992
(2020
).66.
G.
Maculan
,
A. D.
Sheikh
,
A. L.
Abdelhady
,
M. I.
Saidaminov
,
M. A.
Haque
,
B.
Murali
,
E.
Alarousu
,
O. F.
Mohammed
,
T.
Wu
, and
O. M.
Bakr
, J. Phys. Chem. Lett.
6
, 3781
(2015
).67.
M.
Ng
and
J. E.
Halpert
, RSC Adv.
10
, 3832
(2020
).68.
Y.
Feng
,
L.
Pan
,
H.
Wei
,
Y.
Liu
,
Z.
Ni
,
J.
Zhao
,
P. N.
Rudd
,
L. R.
Cao
, and
J.
Huang
, J. Mater. Chem. C
8
, 11360
(2020
).69.
B.
Bin Zhang
,
F.
Wang
,
H.
Zhang
,
B.
Xiao
,
Q.
Sun
,
J.
Guo
,
A.
Ben Hafsia
,
A.
Shao
,
Y.
Xu
, and
J.
Zhou
, Appl. Phys. Lett.
116
, 063505
(2020
).70.
Y.
He
,
C. C.
Stoumpos
,
I.
Hadar
,
Z.
Luo
,
K. M.
McCall
,
Z.
Liu
,
D. Y.
Chung
,
B. W.
Wessels
, and
M. G.
Kanatzidis
, J. Am. Chem. Soc.
143
, 2068
(2021
).71.
Y.
Liu
,
Y.
Zhang
,
X.
Zhu
,
Z.
Yang
,
W.
Ke
,
J.
Feng
,
X.
Ren
,
K.
Zhao
,
M.
Liu
,
M. G.
Kanatzidis
, and
S.
Liu
, Sci. Adv.
7
, eabc8844
(2021
).72.
K. M.
McCall
,
Z.
Liu
,
G.
Trimarchi
,
C. C.
Stoumpos
,
W.
Lin
,
Y.
He
,
I.
Hadar
,
M. G.
Kanatzidis
, and
B. W.
Wessels
, ACS Photonics
5
, 3748
(2018
).73.
W.
Li
,
D.
Xin
,
S.
Tie
,
J.
Ren
,
S.
Dong
,
L.
Lei
,
X.
Zheng
,
Y.
Zhao
, and
W. H.
Zhang
, J. Phys. Chem. Lett.
12
, 1778
(2021
).74.
X.
Zheng
,
W.
Zhao
,
P.
Wang
,
H.
Tan
,
M. I.
Saidaminov
,
S.
Tie
,
L.
Chen
,
Y.
Peng
,
J.
Long
, and
W. H.
Zhang
, J. Energy Chem.
49
, 299
(2020
).75.
R.
Zhuang
,
X.
Wang
,
W.
Ma
,
Y.
Wu
,
X.
Chen
,
L.
Tang
,
H.
Zhu
,
J.
Liu
,
L.
Wu
,
W.
Zhou
,
X.
Liu
, and
Y.
(Michael) Yang
, Nat. Photonics
13
, 602
(2019
).76.
I. C.
Smith
,
E. T.
Hoke
,
D.
Solis-Ibarra
,
M. D.
McGehee
, and
H. I.
Karunadasa
, Angew. Chem.-Int. Ed.
53
, 11232
(2014
).77.
D. A.
Valverde-Chávez
,
C. S.
Ponseca
,
C.
Stoumpos
,
A.
Yartsev
,
M. G.
Kanatzidis
,
V.
Sundström
, and
D. G.
Cooke
, in CLEO Science and Innovations, CLEO-SI 2015
, [
Optical Society of America (OSA)
, 2015
], p. 2267
.78.
O. E.
Semonin
,
G. A.
Elbaz
,
D. B.
Straus
,
T. D.
Hull
,
D. W.
Paley
,
A. M.
Van Der Zande
,
J. C.
Hone
,
I.
Kymissis
,
C. R.
Kagan
,
X.
Roy
, and
J. S.
Owen
, J. Phys. Chem. Lett.
7
, 3510
(2016
).79.
Y. S.
Handayani
,
E. D.
Indari
,
R.
Hidayat
,
Y.
Othsubo
, and
S. I.
Kimura
, Mater. Res. Express
6
, 084009
(2019
).80.
C.
Wu
,
D.
Guo
,
P.
Li
,
S.
Wang
,
A.
Liu
, and
F.
Wu
, Phys. Chem. Chem. Phys.
22
, 3105
(2020
).81.
A.
Yangui
,
R.
Roccanova
,
T. M.
Mcwhorter
,
Y.
Wu
,
M. H.
Du
, and
B.
Saparov
, Chem. Mater.
31
, 2983
(2019
).82.
D. B.
Mitzi
,
K.
Chondroudis
, and
C. R.
Kagan
, Inorg. Chem.
38
, 6246
(1999
).83.
M. G.
Ju
,
J.
Dai
,
L.
Ma
,
Y.
Zhou
,
W.
Liang
, and
X. C.
Zeng
, J. Mater. Chem. A
7
, 16742
(2019
).84.
Y.
Zhang
,
M.
Sun
,
N.
Zhou
,
B.
Huang
, and
H.
Zhou
, J. Phys. Chem. Lett.
11
, 7610
(2020
).85.
C.
Motta
,
F.
El-Mellouhi
, and
S.
Sanvito
, Sci. Rep.
5
, 12746
(2015
).86.
T.
Zhao
,
W.
Shi
,
J.
Xi
,
D.
Wang
, and
Z.
Shuai
, Sci. Rep.
7
, 1
(2016
).87.
S.
Poncé
,
M.
Schlipf
, and
F.
Giustino
, ACS Energy Lett.
4
, 456
(2019
).© 2021 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2021
Author(s)
You do not currently have access to this content.
