Halide-dependent photoelectrical response and charge transport in EVA-embedded Cs2TiClxBr6−x perovskite thin films

Edgar González-Juárez; Miguel A. Amado-Briseño; Samuel S. Martínez-Tapia; Roel A. Mellado-Garza; Iván G. Morales-Cruz; Daniel A. Acuña-Leal; Eduardo M. Sánchez; Edith Luévano-Hipólito; Leticia M. Torres-Martínez; Luciano da Silva; Arián Espinosa-Roa

doi:10.1063/5.0319429

Halide-dependent photoelectrical response and charge transport in EVA-embedded Cs2TiClxBr6−x perovskite thin films

E Edgar González-Juárez (Facultad de Ciencias Químicas, Laboratorio de Materiales para el Almacenamiento y Conversión de Energía, Ciudad Universitaria, Universidad Autónoma de Nuevo León 1 , San Nicolás de los Garza, Nuevo León, C.P. 66455,) M Miguel A. Amado-Briseño (Dpto. de Procesos de Transformación, SECIHTI-Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) 2 , Unidad Monterrey, Alianza Sur 204, PIIT, Apodaca, Nuevo León, C.P. 66628,) S Samuel S. Martínez-Tapia (Facultad de Ciencias Químicas, Laboratorio de Materiales para el Almacenamiento y Conversión de Energía, Ciudad Universitaria, Universidad Autónoma de Nuevo León 1 , San Nicolás de los Garza, Nuevo León, C.P. 66455,) R Roel A. Mellado-Garza (Facultad de Ciencias Químicas, Laboratorio de Materiales para el Almacenamiento y Conversión de Energía, Ciudad Universitaria, Universidad Autónoma de Nuevo León 1 , San Nicolás de los Garza, Nuevo León, C.P. 66455,) I Iván G. Morales-Cruz (Facultad de Ciencias Químicas, Laboratorio de Materiales para el Almacenamiento y Conversión de Energía, Ciudad Universitaria, Universidad Autónoma de Nuevo León 1 , San Nicolás de los Garza, Nuevo León, C.P. 66455,) D Daniel A. Acuña-Leal (Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Av. Pedro de Alba S/N, Universidad Autónoma de Nuevo León 3 , San Nicolás de los Garza, Nuevo León, C.P. 66455,) E Eduardo M. Sánchez (Facultad de Ciencias Químicas, Laboratorio de Materiales para el Almacenamiento y Conversión de Energía, Ciudad Universitaria, Universidad Autónoma de Nuevo León 1 , San Nicolás de los Garza, Nuevo León, C.P. 66455,) E Edith Luévano-Hipólito (Facultad de Ingeniería Civil, Departamento de Ecomateriales y Energía, Universidad Autónoma de Nuevo León, Ciudad Universitaria 4 , San Nicolás de los Garza, Nuevo León, C.P. 66455,) L Leticia M. Torres-Martínez (Facultad de Ingeniería Civil, Departamento de Ecomateriales y Energía, Universidad Autónoma de Nuevo León, Ciudad Universitaria 4 , San Nicolás de los Garza, Nuevo León, C.P. 66455,) L Luciano da Silva (Dpto. de Procesos de Transformación, SECIHTI-Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) 2 , Unidad Monterrey, Alianza Sur 204, PIIT, Apodaca, Nuevo León, C.P. 66628,) A Arián Espinosa-Roa (Dpto. de Procesos de Transformación, SECIHTI-Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) 2 , Unidad Monterrey, Alianza Sur 204, PIIT, Apodaca, Nuevo León, C.P. 66628,)

Abstract

Lead-free titanium halide perovskites with the formula Cs2TiClxBr6−x were integrated into an ethylene–vinyl acetate (EVA) matrix to form hybrid perovskite thin films with tunable optoelectronic properties. Importantly, this work goes beyond compositional tuning by demonstrating that the polymer–perovskite hybrid architecture actively governs interfacial charge transport and polarization phenomena. Structural and optical characterization confirmed the formation of vacancy-ordered double perovskites with visible-light absorption and photoluminescence features associated with defect-mediated electronic relaxation. The electrical and photoinduced responses of the composites were investigated using electrochemical impedance spectroscopy with symmetric fluorine-doped tin oxide (FTO)│EVA│FTO configurations. Upon illumination, the films exhibited a marked decrease in impedance, revealing the halide-dependent modulation of charge transport, interfacial polarization, and pseudocapacitive behavior. Mixed-halide compositions displayed improved electrical uniformity and reduced transport resistance compared to pristine EVA, indicating enhanced photoinduced charge dynamics. Hirshfeld surface analysis was employed as a structural descriptor to quantify halide surface exposure, thereby linking composition-dependent electronic localization to the observed photoelectrical response. As a functional demonstration of these charge dynamics, the hybrid films were also evaluated under photocatalytic conditions, where light-driven formate and hydrogen generation corroborated the effective charge separation inferred from impedance measurements.

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Article Details

Journal Journal of Applied Physics

Volume / Issue Vol. 139, Issue 22

Published June 14, 2026

DOI 10.1063/5.0319429

ISSN 0021-8979

Publisher American Institute of Physics

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Journal of Applied Physics

American Institute of Physics

ISSN: 0021-8979 Physical Sciences