Одним из галогенидных перовскитов, использующихся в светодиодных лампах, является гибридное соединение хлора, свинца и катиона метиламмония (MAPbCl3). Кристаллы такого перовскита являются прозрачными, а при сообщении энергии они светятся в синем и ближнем ультрафиолетовом диапазоне.
Изучение кристаллов полупроводников обычно происходит с помощью облучения их пучком электронов. Энергия падающих электронов переходит в возбуждение кристалла, и он начинает светиться (происходит люминесценция). В свою очередь, чтобы разобраться в механизмах свечения, кристалл необходимо охладить до низких температур. Именно так поступили ученые из лаборатории кристаллофотоники СПбГУ, которые синтезировали кристалл MAPbCl3 и изучили его люминесценцию при температуре жидкого азота (-196 ℃).
«Спектр свечения галогенидного перовскита MAPbCl3 сложный, в нем можно выделить три основных спектральных полосы. Ученые видели их и раньше, но понимания, с чем это свечение связано и от чего оно зависит, не было. Проведенное нами исследование позволило разобраться в этом вопросе», – цитирует СПбГУ доцента Юрия Капитонова.
Одна из спектральных полос оказалась свечением посторонних примесей на поверхности кристалла, а остальные принадлежали самому перовскиту. Ученые установили, что одна из этих полос является свечением экситонов — «искусственных атомов», существующих в полупроводниках, а вторая связана с дефектами кристалла. Обычно полупроводники с дефектами не светятся, из-за чего ученым приходится прикладывать большие усилия для получения светящихся кристаллов достаточного качества и чистоты. Однако, как показал эксперимент, дефекты в галогенидных перовскитах обладают способностью испускать яркое синее свечение.
«Нашей неожиданной находкой оказалась возможность перестройки цвета свечения при облучении образца электронами. Цвет свечения может меняться без падения интенсивности, что говорит о перестройке структуры дефектов галогенидного перовскита к стабильной форме. Такая перестройка может использоваться для тонкой настройки готовых изделий из галогенидного перовскита, например светодиодов», – приводит СПбГУ слова доцента Юрия Петрова.
