Квантовые точки перовскита, легированные ионом неодима: синтез, оптические свойства
А.М. Пшуков, А.А. Кокоева, Ю.Ф. Якуба, А.З. Кашежев
ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
DOI: 10.26456/pcascnn/2025.17.742
Оригинальная статья
Аннотация: В работе представлена разработка методики синтеза, структурная и оптическая характеристика, а также сравнительный анализ свойств коллоидных квантовых точек на основе галогенидных перовскитов, легированных ионами Nd ³⁺ с 20% замещением ионов свинца. Нанокристаллы с контролируемым содержанием редкоземельного элемента были синтезированы методом горячей инжекции, что обеспечило получение стабильных коллоидных структур с заданным уровнем легирования. Структурный анализ с использованием автоэмиссионного сканирующего электронного микроскопа подтвердил поликристаллическую природу наночастиц с размером зерен от ~30 до 200 нм. Элементный состав соответствует исходным материалам, что свидетельствует о контролируемости процесса легирования. Квантовый выход фотолюминесценции составил 40%, что является высоким показателем для Nd-легированных перовскитных систем. Спектр излучения с максимумом при 458 нм демонстрирует выраженный синий сдвиг, обусловленный влиянием Nd ³⁺ на ширину запрещённой зоны. Для получения достоверных спектральных данных рекомендуется использовать разбавленные дисперсии. Полученные результаты подтверждают эффективность предложенного подхода и открывают перспективы применения легированных перовскитных нанокристаллов в оптоэлектронике, фотонике и сцинтилляционных технологиях.
Ключевые слова: перовскитные квантовые точки, неодим, легирование неодимом, синтез, световыход, элементный состав, морфология нанокристаллов, оптические свойства, квантовый выход, жидкий органический сцинтиллятор
- Пшуков Адам Музарифович – к.ф.-м.н., ведущий научный сотрудник, директор центра новых детекторных технологий и регистрации нейтрино, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
- Кокоева Анета Ахмедовна – к.х.н., старший научный сотрудник центра новых детекторных технологий и регистрации нейтрино, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
- Якуба Юрий Федорович – д.х.н., ведущий научный сотрудник центра новых детекторных технологий и регистрации нейтрино, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
- Кашежев Алим Заурбекович – стажер-исследователь центра детекторных технологий регистрации нейтрино, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
Ссылка для цитирования:
Пшуков, А.М. Квантовые точки перовскита, легированные ионом неодима: синтез, оптические свойства / А.М. Пшуков, А.А. Кокоева, Ю.Ф. Якуба, А.З. Кашежев // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2025. - Вып. 17. - С. 742-751. DOI: 10.26456/pcascnn/2025.17.742. ⎘
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Zhou, Y. Metal-doped lead halide perovskites: synthesis, properties, and optoelectronic applications / Y. Zhou, J. Chen, O.M. Bakr, H.-T. Sun // Chemisry of Materials. – 2018. – V. 30. – I. 19. – P. 6589-6613. DOI: 10.1021/acs.chemmater.8b02989.
2. Zhang, Y. Metal halide perovskite nanosheet for X-ray high-resolution scintillation imaging screens / Y. Zhang, R. Sun, X. Ou et al. // ACS Nano. – 2018. – V. 13 – I. 2. – Р. 2520-2525. DOI: 10.1021/acsnano.8b09484.
3. Parobek, D. Exciton-to-dopant energy transfer in Mn-doped cesium lead halide perovskite nanocrystals / D. Parobek, B.J. Roman, Y. Dong et al. // Nano Letters. – 2016. – V. 16 – I. 12. – Р. 7376-7380. DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b02772.
4. De La Rosa, E. Strong green upconversion emission in Nd³⁺–Yb³⁺ codoped ZrO₂ nanocrystals / E. De La Rosa, P. Salas, H., Desirena, C. Angeles, L.A. Diaz-Torres // Applied Physics Letters. – 2005. – V. 87. – I. 24. – Р. 241912-1-241912-3. DOI: 10.1063/1.2142091.
5. Suzuki, A. Results from KamLAND reactor neutrino detection / A. Suzuki, KamLAND Collaboration // Physica Scripta. – 2005. – V. 2005. – № T121. – P. 33-38. DOI: 10.1088/0031-8949/2005/T121/004.
6. Alimonti, G. The Borexino detector at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso / G. Alimonti, C. Arpesella, H. Back et al. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. – 2009. – V. 600. – I. 3. – P. 568-593. DOI: 10.1016/j.nima.2008.11.076.
7. Abe, Y. Indication of reactor electron antineutrinos disappearance in the Double Chooz Experiment / Y. Abe, C. Aberle, T. Akiri et al. // Physical Review Letters. – 2012. – V. 108. – I. 13. – P. 131801-1-131801-7. DOI: 10.1103/ PhysRevLett.108.131801.
8. An, F.P. Observation of electron-antineutrino disappearance at Daya Bay / F.P. An, J.Z. Bai, A.B. Balantekin // Physical Review Letters. – 2012. – V. 108. – I. 17. – Р. 171803-1-171803-7. DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.171803.
9. Ahn, J.K. Observation of reactor electron antineutrinos disappearance in the RENO experiment / J.K. Ahn, S. Chebotaryov, J.H. Choi et al. // Physical Review Letters. – 2012. – V. 108. – I. 19. – P. 191802-1-191802-6. DOI: 10.1103/ PhysRevLett.108.191802.
10. Yingwen, P. Progress in the preparation and application of CsPbX3 perovskites / P. Yingwen, Z. Yaofang, K. Weimin et al. // Materials Advances. – 2022. – V. 3. – I. 10. – Р. 4053-4068 DOI: 10.1039/D2MA00100D.
11. Shamsi, J. Metal halide perovskite nanocrystals: synthesis, post-synthesis modifications, and their optical properties / J. Shamsi, A.S. Urban, M. Imran, D.L. Trizio, L. Manna // Chemical Reviews. – 2019. – V. 119. – I. 5. – Р. 3296-3348. DOI: 10.1021/acs.chemrev.8b00644.
12. Wang, K. Efficient perovskite solar cells by hybrid perovskites incorporated with heterovalent neodymium cations / K. Wang, L.Y. Zheng, T. Zhu et al. // Nano Energy. – 2019. – V. 61. – Р. 352-360. DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.04.073.