نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

2 مرکز ملی علوم و فنون لیزر ایران، تهران

چکیده

در این پژوهش ویژگی‌های نورتابی بلورهای محصورشده پروسکایت متیل آمونیوم سرب برمید (CH3NH3PbBr3) ددر میان لایه‌های نازک آلومینیوم اکسید متخلخل مطالعه ‌می‌شود. این لایه‌های متخلخل با استفاده از روش الکتروشیمیایی آندش ساخته ‌می‌شود. ابتدا لایۀ نازک آلومینیوم با روش کندوپاش مغناطیسی لایه‌ نشانی‌ شده و سپس با تغییر ولتاژ آندش، الگو‌های مختلفی از لایه‌های آلومینیوم اکسید متخلخل ساخته ‌می‌شود. در نهایت به منظور سنتز نانو بلورهای پروسکایت CH3NH3PbBr3 در میان ساختار متخلخل از روش لایه‌ نشانی‌ چرخشی تک مرحله استفاده ‌می‌شود. ریخت‌شناسی لایه‌های نازک آلومینیوم اکسید متخلخل با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی و نتایج میکروسکوپ نیروی اتمی ‌مورد بررسی قرار ‌می‌گیرد. با هدف بررسی پاسخ نوری بلورهای محصورشدۀ پروسکایت CH3NH3PbBr3 نسبت به مشخصات ساختاری لایه‌های نازک متخلخل نیز از تحلیل طیف سنجی فوتولومینسانس استفاده شده است. نتایجی که از مطالعات ساختاری به دست آمده است نشان ‌می‌دهند با افزایش ولتاژ آندش، میانگین قطر نانوحفره‌های ساخته شده و تعداد ‌آنها افزایش ‌می‌یابد. همچنین به وسیلۀ طیف‌سنجی فوتولومینسانس، وابستگی مشخصات تابشی بلورهای محصور شده به اندازۀ قطر حفره‌ها معلوم است، به طوری که کاهش قطر حفره‌ها سبب جابه‌جایی آبی طیف فوتولومینسانس مشاهده شد. در نهایت با مقایسۀ نتایج حاصل از مطالعات ساختاری و نوری با نتایج حاصل از رابطۀ  بروس ، ساخت نانو بلورهای پروسکایت CH3NH3PbBr3 داخل قالب الگودار شده آلومینیوم اکسید بررسی شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Confining halide perovskite crystals CH3NH3PbBr3 in porous aluminum oxide thin film

نویسندگان [English]

  • Ali Nahani 1
  • Sadegh Miri 2
  • Elnaz Yazdani 1

1 Department of Physics, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran

2 Iranian National Center for Laser Science and Technology, Tehran, Iran

چکیده [English]

In this work, the photoluminescence emission properties of CH3NH3PbBr3 perovskite crystals which encapsulated among the porous thin films of aluminum oxide are studied. These porous layers are made by electrochemical anodizing method. First, aluminum thin film has been deposited by magnetron sputtering deposition method and then by changing anodic voltage, different patterns of porous aluminum oxide films are fabricated. Finally, CH3NH3PbBr3 nanocrystals are synthesized on the Al2O3 porous thin film by one step spin coating method. Morphological studies of porousaluminum oxide thin films are investigated by field emission scanning electron microscopy images and Atomic Force Microscope results. In order to study optical response of  CH3NH3PbBr3 erovskite pto structural characteristics of  porousthin films, photoluminescence spectroscopy has been employed too. By structural characterization, it is found that the number and the average diameter of the nano-pores are increased by anodic voltage raising. Also, the dependence of the emission properties of the encapsulated crystals on the size of the pores has been determined by the photoluminescence spectroscopy. So that, blue-shifted photoluminescence emission has been observed by the pores diameter reduction. Eventually, by comparing the results of structural and optical characterizations with Bruce model, the fabrication of  CH3NH3PbBr3 perovskite nanocrystals within the patterned aluminum oxide mold is confirmed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • confinement
  • perovskite
  • photoluminescence
  • anodize
  • porous
  1. C F Klingshirn, “Semiconductor optics”, Springer Science & Business Media (2012).
  2. C Kittel, “Einführung in die Festkörperphysik”, De Gruyter (2002).
  3. L Protesescu, et al., Nano Lett. 15, 6 (2015) 3692.
  4. Q A Akkerman, et al., Am. Chem. Soc. 137, 32 (2015) 1027.
  5. A Swarnkar, et al., Chem. 127, 51 (2015) 15644.
  6. Y Zhang, et al., Commun. 52, 94 (2016) 13637.
  7. C C Stoumpos, et al., Am. Chem. Soc. 137, 21 (2015) 6804.
  8. K Galkowski, et al., Energy Environ. Sci. 9, 3 (2016) 962.
  9. M Yuan, M Liu, and E H Sargent, Nature Energy 1, 3 (2016) 1.
  10. M Shahiduzzaman, et al., Nano-Micro Lett. 13 1 (2021) 1.
  11. I M Abdellah, et al., Sustainable Energy Fuels 5, 1 (2021) 199.
  12. J Burschka, et al., Nature 499, 7458 (2013) 316.
  13. A Loiudice, et al., Chem. 56, 36 (2017) 10696.
  14. S Demchyshyn, et al., Sci. 3, 8 (2017) e1700738.
  15. L C Schmidt, et al., Am. Chem. Soc. 136, 3 (2014) 850.
  16. J A Sichert, et al., Nano Let. 15,10 (2015) 6521.
  17. Y Hassan, et al., Mater. 28, 3 (2016) 566.
  18. H Huang, et al., Mater. 2, 9 (2015) 1500194.
  19. H Huang, et al., ACS Appl. Mater. 7, 15 (2015) 28128.
  20. J A Manser, J A Christians, and P V Kamat, ACS Chem. Rev. 116, 21 (2016) 12956.
  21. H Shen, et al., Mater. Sci. 54, 17 (2019) 115.
  22. P Jin, et al., Phys. Lett. 82, 7 (2003) 1024.

تحت نظارت وف ایرانی