Matter: Гибридные перовскиты прокладывают путь к новым лазерам и светодиодам

Исследователи разработали методику создания слоистых гибридных перовскитов, LHP, на атомарном уровне. Это позволит производить материалы для печатных светодиодов и лазеров нового поколения, а также для фотоэлектрических устройств.

Перовскиты, которые определяются своей кристаллической структурой, имеют желаемые оптические, электронные и квантовые свойства.

LHP состоят из тонких листов полупроводникового материала перовскита, разделённых тонкими органическими слоями. LHP можно создать в виде тонких плёнок, состоящих из нескольких листов перовскита и органических слоёв-разделителей. Эти материалы могут эффективно преобразовывать электрический заряд в свет, что делает их перспективными для использования в светодиодах, лазерах и фотонных интегральных схемах нового поколения.

Исследователи давно интересуются LHP. Однако раньше было мало понимания, как создавать эти материалы с определёнными эксплуатационными характеристиками.

Квантовые ямы — это листы полупроводникового материала между разделительными слоями. Именно они формируются в LHP, — говорит Арам Амассиан, автор-корреспондент статьи о работе и профессор материаловедения и инженерии в Университете штата Северная Каролина.

Понимание распределения размеров квантовых ям важно, потому что энергия перетекает от высокоэнергетических структур к низкоэнергетическим на молекулярном уровне.

Профессор физики в NC State Кенан Гюндогду говорит, что энергия квантового колодца толщиной в два атома выше, чем у колодца в пять атомов. Чтобы энергия протекала эффективно, нужны ямы в три и четыре атома.

Амассиан добавляет, что при изучении LHP возникала аномалия: размеры квантовых ям различались в зависимости от того, какой метод применялся — рентгеновская дифракция или оптическая спектроскопия.

Амассиан говорит, что с помощью дифракции можно определить толщину квантовых ям в два атома и наличие объёмного кристалла. А спектроскопия позволяет узнать толщину квантовых ям — в два, три или четыре атома, а также о наличии трёхмерной объёмной фазы.

У ученых возникли два вопроса:

  1. Почему есть несоответствие между результатами рентгеновской дифракции и оптической спектроскопии?
  2. Как контролировать размер и распределение квантовых ям?

Исследователи провели серию экспериментов и выяснили, что нанопластинки играют ключевую роль в формировании слоистых материалов.

Амассиан пояснил:

Нанопластинки — это отдельные листы перовскита, которые образуются на поверхности раствора для создания LHP. Они служат шаблонами для слоёв материала под ними.

Толщина нанопластинок постоянно растёт, они становятся нестабильными и превращаются в трёхмерный кристалл. При этом меняется и структура слоёв под ними: например, когда толщина нанопластинки достигает двух атомов, формируется квантовая яма такой же толщины.

Это открытие позволило решить давнюю проблему: почему дифракция рентгеновских лучей и оптическая спектроскопия давали разные результаты?

Дифракция обнаруживает укладку листов, но не видит нанопластинки. А оптическая спектроскопия обнаруживает изолированные листы.

Мы обнаружили, что можем остановить рост нанопластинок контролируемым способом. Для этого нужно регулировать размер и распределение квантовых ям в плёнках LHP. Так мы добьёмся превосходных энергетических каскадов. Это значит, что материал будет эффективно и быстро направлять заряды и энергию для лазеров и светодиодов.

Исследователи обнаружили, что нанопластинки важны для формирования перовскитовых слоёв в LHPs. Они решили проверить, можно ли использовать нанопластинки для создания структуры и свойств других перовскитов.

Милад Аболхасани, соавтор статьи и профессор ALCOA по химической и биомолекулярной инженерии в NC State, говорит, что нанопластинки играют аналогичную роль в других перовскитах и могут улучщать их фотоэлектрические характеристики и стабильность.

Результаты опубликованы в журнале Matter.

Иллюстраця: нейросеть

11.10.2024


Подписаться в Telegram



Энергия

J. Mater. Chem. A: Литий-ионные батареи станут безопаснее и эффективнее
J. Mater. Chem. A: Литий-ионные батареи станут безопаснее и эффективнее

Новое объяснение эффекта этиленкарбоната ...

EPSR: ИИ повысит надежность электросетей с учетом роста энергопотребления
EPSR: ИИ повысит надежность электросетей с учетом роста энергопотребления

Из-за распространения возобновляемых источнико...

Matter: Гибридные перовскиты прокладывают путь к новым лазерам и светодиодам
Matter: Гибридные перовскиты прокладывают путь к новым лазерам и светодиодам

Исследователи разработали методику создания сл...

Nature Nanotechnology: Решена ключевая проблема натрий-ионных батарей
Nature Nanotechnology: Решена ключевая проблема натрий-ионных батарей

Литий-ионные батареи широко используются в&nbs...

JAC: Ученые исследовали эффективность пьезокатализа Bi2WO6-x
JAC: Ученые исследовали эффективность пьезокатализа Bi2WO6-x

Пьезокатализ — перспективная эколог...

EES Catalysis: Новые ячейки превращают углекислый газ в экологичное топливо
EES Catalysis: Новые ячейки превращают углекислый газ в экологичное топливо

Новый метод переработки бикарбонатного раствор...

Nature Climate Change: Богатые тоже пачкают атмосферу
Nature Climate Change: Богатые тоже пачкают атмосферу

Углеродный след богатых людей в обществе ...

Инженеры MIT разрабатывают крошечные батареи для питания роботов
Инженеры MIT разрабатывают крошечные батареи для питания роботов

Маленькие словно песчинки цинково-воздушные ба...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

На Урале предложили высаживать коноплю для поглощения углекислого газа
На Урале предложили высаживать коноплю для поглощения углекислого газа
Открыта связь депрессии с нарушением формирования функциональной сети мозга
Открыта связь депрессии с нарушением формирования функциональной сети мозга
Nature Chemistry: Протоклетки помогут биохимикам понять, как зародилась жизнь
Nature Chemistry: Протоклетки помогут биохимикам понять, как зародилась жизнь
В Воронеже разработали новый метод извлечения коллагена из кожи пресноводных рыб
В Воронеже разработали новый метод извлечения коллагена из кожи пресноводных рыб
В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья
В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья
Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати
Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати
В МФТИ создают новую систему медицинской реабилитации
В МФТИ создают новую систему медицинской реабилитации
Простой анализ крови поможет предотвратить преэклампсию у рожениц
Простой анализ крови поможет предотвратить преэклампсию у рожениц
Показал высокую эффективность: ученые СПбГУ создали гидрогель для лечения ран
Показал высокую эффективность: ученые СПбГУ создали гидрогель для лечения ран
Cancer: Аэробные упражнения рассеивают туман в мозге, вызванный химиотерапией
Cancer: Аэробные упражнения рассеивают туман в мозге, вызванный химиотерапией
NC: Ученые ищут способ понять, как клетки чувствуют и реагируют на воздействие
NC: Ученые ищут способ понять, как клетки чувствуют и реагируют на воздействие
The Lancet Planetary Health: Жара влияет на физическое развитие младенцев
The Lancet Planetary Health: Жара влияет на физическое развитие младенцев
Искусственный «нос» может учуять испорченные фрукты и испорченное мясо
Искусственный «нос» может учуять испорченные фрукты и испорченное мясо
Nature Genetics: Повторный генетический анализ улучшит диагностику миллионов
Nature Genetics: Повторный генетический анализ улучшит диагностику миллионов
EUSEM: Половина всех пациентов с сепсисом умирает в течение двух лет
EUSEM: Половина всех пациентов с сепсисом умирает в течение двух лет

Новости компаний, релизы

Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
На старт! Внимание! MITEX!
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
Всероссийский исторический кроссворд собрал 15 тысяч участников
«Вертолеты России» представили на саммите БРИКС Ми-171А3 AURUS, Ми-38 и модернизированный Ансат