Облучение пленок структуры перовскита заряженными частицами
А.П. Букреев, Е.Н. Муратова, В.А. Мошников
«СанктПетербургский государственный электротехнический университет имени В.И. Ульянова (Ленина)»
DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.075
Краткое сообщение
Аннотация: Гибридные галогенидные перовскиты состава ABX3 являются перспективные материалы для использования в оптоэлектронике и фотовольтаике. Для повышения эффективности работы структур на основе перовскита актуальной задачей становится имитация в лабораторных условиях влияние среды на структуры, облучение их различными заряженными частицами. В работе рассмотрены возможные варианты облучения пленок структуры перовскита различными заряженными частицами, такими как альфа- и гамма частицы, протоны и электроны, а также оценено влияние этих процессов на свойства и области применения таких структур. Результаты исследований показали, что пленки на основе перовскитов (например, CsPbBr3) имеют очень быстрый отклик (τ ∼5 нс) на облучении их как альфа-частицами (с энергией ∼5 МэВ), так и протонами. При этом обладают возможностью полного восстановления до исходных условий через несколько сотен миллисекунд после прекращения облучения. Показано, что органо-неорганические гибридные перовскиты более чувствительны к воздействию электронного пучка по сравнению с неорганическими. Увеличение дозы гамма-облучения приводит к уменьшению ширины запрещенной зоны (с 2,35 до 2,14 эВ), смещению пики фотолюминесценции в сторону более длинных волн, уменьшению сопротивления границ зерен. Влияние дозы гамма-излучения на свойства делает тонкие пленки перовскитов весьма полезными в качестве сенсорных материалов.
Ключевые слова: перовскиты, облучение, заряженные частицы, солнечная энергетика, фотолюминесценция, ионные пучки, детекторы
- Букреев Альберт Павлович – студент 6 курса кафедры микро- и наноэлектроники, «СанктПетербургский государственный электротехнический университет имени В.И. Ульянова (Ленина)»
- Муратова Екатерина Николаевна – к.т.н., доцент кафедры микро- и наноэлектроники, «СанктПетербургский государственный электротехнический университет имени В.И. Ульянова (Ленина)»
- Мошников Вячеслав Алексеевич – д.ф.-м.н., профессор кафедры микро- и наноэлектроники , «СанктПетербургский государственный электротехнический университет имени В.И. Ульянова (Ленина)»
Ссылка на статью:
Букреев, А.П. Облучение пленок структуры перовскита заряженными частицами / А.П. Букреев, Е.Н. Муратова, В.А. Мошников // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 75-84. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.075.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Khudyakov, D.V. Thin films of MAPbI3 and MA0.15FA0.75Cs0.1PbI3 perovskites under femtosecond laser irradiation: nonlinear optical absorption and kinetics of photodegradation / D.V. Khudyakov, D.V. Ganin, A.D. Lyashedko et al. // Mendeleev Communications. – 2021. – V. 31. – I. 4. – P. 456-458. DOI: 10.1016/j.mencom.2021.07.006.
2. Матюшкин, Л.Б. Фотолюминесценция нанокристаллов перовскитов CsPbX3 (X = Cl, Br, I) и твердых растворов на их основе / Л.Б. Матюшкин, В.А. Мошников // Физика и техника полупроводников. – 2017. – Т. 51. – Вып. № 10. – С. 1387-1392. DOI:10.21883/FTP.2017.10.45018.8575.
3. Verma, C.P. Photonic cavity mode tuning in porous silicon-based microcavities by He+ and H+ ion irradiation / C.P. Verma, A. Kandasami, D. Kanjilal, G.V. Prakash // Special Collection: Radiation Effects in Materials. – 2022. – V. 131. – I. 19. – Art. id. 195703. – 10 p. DOI: 10.1063/5.0087632.
4. Caricato, A.P. High scintillation yield and fast response to alpha particles from thin perovskite films deposited by pulsed laser deposition / A.P. Caricato, S. Moretto, M.R. Guascito et.al. // Frontiers in Physics. – 2022. – V. 10. – Art. № 957991. – 12 p. DOI: 10.3389/fphy.2022.957991.
5. Spivak, Y. Improving the conductivity of the PEDOT: PSS layers in photovoltaic cells based on organometallic halide perovskites / Y. Spivak, E. Muratova, V. Moshnikov et al. // Materials. – 2022. – V. 15. – I. 3. – Art. № 990. – 11 p. DOI: 10.3390/ma15030990.
6. Brus, V. V. Defect dynamics in proton irradiated CH3NH3PbI3 perovskite solar cells / V.V. Brus, F. Lang, J. Bundesmann et al. // Advanced Electronic Materials. – 2017. – V. 3. – I. 2. – Art. № 1600438. – 9 p. DOI: 10.1002/aelm.201600438.
7. Stopping and range of ions in matter. – Режим доступа: http://www.srim.org/index.htm. – 01.09.2023.
8. Basiricò, L. Mixed 3D–2D perovskite flexible films for the direct detection of 5 MeV protons / L. Basiricò, I. Fratelli, M. Verdi et al. // Advanced Science. – 2022. – V. 10. – I. 1. – Art. № 2204815. – 8 p. DOI: 10.1002/advs.202204815.
9. Martínez, W.O.H. Effect of high energy proton irradiation on MAPbI3 films for space applications observed by micro-Raman / W.O.H. Martínez, P. Giudici, N.B.C. Guerrero et al // Materials Advances. – 2020. – V. 1. – I. 6. – P. 2068-2073. DOI: 10.1039/d0ma00583e.
10. Jin, B. Electron-beam irradiation induced regulation of surface defects in lead halide perovskite thin films / B. Jin, D. Zhao, F. Liang et al. // Science and Technology. – 2021. – V. 2021. – Art. id 9797058. – 11 p. DOI: 10.34133/2021/9797058.
11. Jin, B. Suppression of phase transitions in perovskite thin films through cryogenic electron beam irradiation / B. Jin, F. Liang, D. Zhao et al. // Nano Letters. – 2022. – V. 22. – I. 18. – P. 7449-7456. DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c02368.
12. Aldawood, S. Gamma ray-induced effects on the properties of CsPbBr3 perovskite thin film / S. Aldawood, S.A. Ali, S.M.U. Qaid et al. // Journal of King Saud University – Science. – 2021. – V. 34. – I. 2. – Art. № 101802. – 13 p. DOI: 10.1016/j.jksus.2021.101802.
13. Aldawood, S. Study and characterization of γ-ray doses dependent properties of CuPbI3 perovskite thin films / S. Aldawood, W.M. Bannoob, M.S. Garawi et al. // Journal of Materials Research and Technology. – 2021. – V. 14. – P. 108-120. DOI: 10.1016/j.jmrt.2021.06.034.