آفتاب پرست مواد: منشاء تنوع رنگ در پایین بعدی perovskites

برخی از دیودهای نور (LEDs) ایجاد شده از پروسکایت یک کلاس از نوری مواد نور منتشر می کنند بیش از یک موج گسترده در محدوده. دانشمندان از دانشگاه گرونینگن در حال حاضر نشان داده شده است که در برخی موارد توضیح این که چرا این اتفاق می افتد نادرست است. جدید خود را توضیح باید کمک به دانشمندان برای طراحی پروسکایت Led با قابلیت های گسترده طیف نور انتشار. مطالعه منتشر شده در مجله Nature Communications در 11 مه.

کم بعدی (2D یا 1D) perovskites نور منتشر می کنند در یک محدود طیفی محدوده و بنابراین مورد استفاده برای ساخت دیودهای نور برتر رنگ خلوص. اما در برخی از موارد گسترده طیف انتشار در سطوح انرژی پایین باریک طیف ذکر شده است. این فرایند جذب کرده است علاقه زیادی به عنوان آن می تواند مورد استفاده برای تولید نور سفید Led ها بیشتر به راحتی در مقایسه با فرآیندهای است که در حال حاضر استفاده می شود. به طراحی perovskites برای مقاصد خاص لازم است به درک که چرا برخی از perovskites تولید broad-spectrum تولید گازهای گلخانه ای در حالی که دیگران منتشر می کنند باریک طیف.

حبس کوانتومی

Perovskites هستند همه کاره گروه از مواد بسیار متمایز کریستال ساختار شناخته شده به عنوان ساختار پروسکایت. در یک آرمانی مکعب واحد همراه آنيون شکل یک جسم هشت سطحی در اطراف یک کاتیون مرکزی در حالی که گوشه های مکعب اشغال شده توسط دیگر بزرگتر کاتیونهای. مختلف یون می تواند مورد استفاده برای ایجاد مختلف perovskites.

در هیبرید perovskites این بخش در حال مولکولهای آلی در اندازه های مختلف. زمانی که بیش از اندازه برخی از ابعاد ساختار می شود دو بعدی و یا لایه. نتیجه کوانتومی سلول بزرگ عواقب این مواد خواص فیزیکی و به ویژه برای خواص نوری.

تولید گازهای گلخانه ای

'گزارش های متعددی وجود دارد در ادبیات که در آن علاوه بر باریک انتشار این پایین بعدی سیستم وجود دارد گسترده انرژی پایین طیف. و این است که تصور می شود ذاتی ملک از مواد' می گوید: ماریا Loi, استاد Photophysics های نوری و در دانشگاه گرونینگن. آن پیشنهاد شده است که ارتعاشات جسم هشت اتم می تواند 'دام' هیجان زده اظهار داشت: در خود به دام افتاده exciton یا خود به دام افتاده هیجان زده دولت باعث گسترده طيف فوتولومينسانس به خصوص در این دو بعدی سیستم های و سیستم های که در آن octahedrons هستند و از یکدیگر جدا شده (صفر بعدی).

اما مشاهدات ساخته شده در Loi آزمایشگاه به نظر می رسد در تضاد با این نظریه می گوید سیمون Kahmann, یک پژوهشگر فوق دکترا در تیم او. یکی از دانش آموزان ما مورد مطالعه تک کریستال از یک سرب-یدید مبتنی بر 2D پروسکایت و متوجه شده است که برخی از کریستال ساطع نور سبز و دیگران ساطع نور قرمز. این است نه آنچه شما انتظار می رود اگر گسترده قرمز گسيل شدند ذاتی ملک از این مواد است.'

رنگ

تیم تحقیقاتی پیشنهاد شده است که نقص در این perovskites می تواند تغییر رنگ ساطع شده از نور. بنابراین آنها تصمیم گرفتند برای آزمون اصلی با تفسیر یک ad hoc آزمایش. Loi: 'در پذیرش نظری توضیح excitations باید بزرگتر از bandgap به تولید و انتشار گسترده.' این bandgap انرژی است که تفاوت بین بالای valence باند و پایین هدایت گروه است.

با استفاده از نور لیزر از رنگ های مختلف و در نتیجه از انرژی های مختلف آنها مورد مطالعه انتشار کریستال. 'ما اشاره کرد که زمانی که ما با استفاده از فوتون ها در زیر bandgap انرژی گسترده انتشار هنوز هم رخ داده است' می گوید: Loi. 'این نباید اتفاق می افتاد با توجه به جریان اصلی تفسیر است.'

عواقب

خود را به توضیح است که یک نقص دولت با سطح انرژی در داخل bandgap است که حاکم بر انتشار گسترده و بزرگ با تنوع رنگ کریستال. "ما فکر می کنم آن است که یک ماده شیمیایی نقص در بلور احتمالا مربوط به یدید که باعث متحده در داخل گاف باند' می گوید: Kahmann,. نتیجه های گسترده ای در تولید گازهای گلخانه ای هستند نه ذاتی ملک از مواد اولیه اما معمولا بیرونی اثر است. Kahmann,: "در این مرحله ما می توانیم کاملا رد می کند که این یک تغییر ناگهانی از یدید سرب perovskites اما از آن است که به احتمال زیاد به طور کلی اموال کم بعدی perovskites.' این پیدا کردن عمیق عواقب توضیح می دهد Loi: "اگر ما می خواهیم به پیش بینی جدید و بهتر ترکیبات است که به طور گسترده نور منتشر می کنند ما نیاز به درک منشاء این انتشار. ما نباید فریب این آفتاب پرست.'

علم ساده خلاصه

فقط بیش از 10 سال پیش یک کلاس از مواد منتقل شده به ویژه از تحقیقات علمی است. این مواد می تواند تبدیل نور به برق و یا الکتریسیته به نور: ترکیبی perovskites. این را می توان در سلول های خورشیدی, آشکارسازهای نور یا اشعه ایکس, اما آنها همچنین می تواند مورد استفاده قرار گیرد به عنوان دیودهای نور. برخی از perovskites نور منتشر می کنند بیش از یک باریک طول موج باند در حالی که دیگران تولید پهنای باند تولید گازهای گلخانه ای است که می تواند مورد استفاده برای تولید نور سفید. دانشمندان از دانشگاه گرونینگن در حال حاضر نشان داده است که انتشار گسترده در 2D منجر یدید perovskites است نه ذاتی ملک از مواد. این به آن معنی است که بسیار کارآمد است. این به این معنی است که نوری تحقیقات از این کلاس از مواد باید تفسیر با مراقبت.

###

مرجع: Simon Kahmann, Eelco K. Tekelenburg هرمان Duim, Machteld E. Kamminga و Maria A. Loi: بیرونی طبیعت گسترده فوتولومينسانس در یدید سرب-بر اساس Ruddlesden-پوپر perovskites. ارتباطات طبیعت, 11 مارس سال 2020

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.