Ученые Сколтеха и Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана (LMU) в Германии исследовали фундаментальные свойства нанокристаллов галогенидных перовскитов, имеющих перспективы применения в качестве нового класса материалов для оптоэлектроники. Выполнив комплекс теоретических и экспериментальных исследований, ученые показали и обосновали наличие сложных взаимосвязей между составом материала, динамикой изменения его кристаллической решетки под воздействием света и стабильностью материала.
В Сколтехе пролили свет на композиционную зависимость свойств нанокристаллов перовскита / ©getty images
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications. Нанокристаллы перовскита (PNC) – полупроводниковые нанокристаллы, которые благодаря своим уникальным свойствам находят применение в оптоэлектронике и, в частности, в лазерах и светодиодах. Квантовый выход фотолюминесценции у PNC гораздо выше, чем у объемных материалов.
Кроме того, в наномасштабе проявляются квантово-размерные эффекты, которые можно использовать в качестве дополнительного средства настройки оптических свойств материала. Металлогалогенные перовскиты обладают особыми электронными свойствами, благодаря которым оптические свойства нанокристаллов из этих материалов становятся более устойчивыми к дефектам по сравнению с другими полупроводниковыми материалами.
Старший преподаватель Центра энергетических технологий Сколтеха (CEST) Сергей Левченко и его коллеги провели атомистическое моделирование, которое позволило объяснить результаты, полученные с помощью фемтосекундной спектроскопии методом накачки-зондирования, позволяющей наблюдать динамику решетки в реальном времени.
Ученые исследовали динамику когерентных колебаний решетки для гибридных галогенидных PNC, то есть изменения в атомной структуре PNC при возбуждении лазерным импульсом с длительностью менее периода колебательных мод.
Исследователи, в частности, установили, что перенос энергии между колебательными модами в нанокристаллах перовскита на основе йода выражен гораздо сильнее, чем в нанокристаллах на основе брома. Это обусловлено различием во взаимодействии между неорганической основой и органической частью органо-неорганических галогенидных PNC.
«Полученные нами результаты открывают возможности для рационального управления фундаментальными свойствами PNC, в том числе передачей энергии при оптическом возбуждении и релаксации носителей заряда, за счет изменения состава материала», – отмечает Сергей Левченко.
