Пленки перовскита бромида метиламмония-свинца для фотонных метаповерхностей

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Поликристаллические пленки органо-неорганических перовскитных полупроводников перспективны в качестве основы для создания функциональных оптических метаповерхностей. Требования к их структурному совершенству, однородности толщины и отсутствию дефектов намного более строги, чем к перовскитным пленкам для фотовольтаики. Изложены результаты поиска оптимальных условий одностадийного синтеза пленок бромида метиламмония-свинца методом центрифугирования, описано успешное изготовление на их основе субволновых оптических решеток путем обработки сфокусированным ионным пучком. Измеренные спектры пропускания света решетками продемонстрировали их отличное оптическое качество и подтвердили возможность создания полупроводниковых фотонных метаповерхностей с субмикрометровой периодичностью и высокодобротными диэлектрическими резонансами.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Г. А. Юрасик

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: yurasik.georgy@yandex.ru
Россия, Москва

И. В. Касьянова

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: yurasik.georgy@yandex.ru
Россия, Москва

В. В. Артемов

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: yurasik.georgy@yandex.ru
Россия, Москва

А. А. Ежов

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”;
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Физический факультет

Email: yurasik.georgy@yandex.ru
Россия, Москва; Москва

И. С. Павлов

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: yurasik.georgy@yandex.ru
Россия, Москва

А. А. Антонов

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: yurasik.georgy@yandex.ru
Россия, Москва

G. Long

School of Materials Science and Engineering, National Institute for Advanced Materials, Nankai University

Email: yurasik.georgy@yandex.ru
Тайвань, Tianjin

М. В. Горкунов

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: yurasik.georgy@yandex.ru
Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Kim J.Y., Lee J.-W., Jung H.S.et al. // Chem. Rev. 2020. V. 120. № 15. P. 7867. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c00107
  2. Kovalenko M.V., Protesescu L., Bodnarchuk M.I. // Science. 2017. V. 358. № 6364. P. 745. https://doi.org/10.1126/science.aam7093
  3. Berestennikov A.S., Voroshilov P.M., Makarov S.V., Kivshar Y.S. // Appl. Phys. Rev. 2019. V. 6. № 3. P. 031307. https://doi.org/10.1063/1.5107449
  4. Xiao M., Huang F., Huang W. et al. // Ang. Chem. Int. Ed. 2014. V. 53. № 37. P. 9898. https://doi.org/10.1002/anie.201405334
  5. Swain B.S., Lee J. // Physica E. 2021. V. 126. P. 114420. https://doi.org/10.1016/j.physe.2020.114420
  6. Long G., Adamo G., Tian J. et al. // Nat. Commun. 2022. V. 13. № 1. P. 1551. https://doi.org/10.1038/s41467-022-29253-0
  7. Saidaminov M.I., Abdelhady A.L., Murali B. et al. // Nat. Commun. 2015. V. 6. № 1. P. 7586. https://doi.org/10.1038/ncomms8586
  8. Gorkunov M.V., Mamonova A.V., Kasyanova I.V. et al. // Nanophotonics. 2022. V. 11. № 17. P. 3901. https://doi.org/10.1515/nanoph-2022-0091
  9. Stöhr J., Samant M.G., Cossy-Favre A. et al. // Macromolecules. 1998. V. 31. № 6. P. 1942. https://doi.org/10.1021/ma9711708
  10. Shen H., Nan R., Jian Z., Li X. // J. Mater. Sci. 2019. V. 54. № 17. P. 11596. https://doi.org/10.1007/s10853-019-03710-6
  11. Beadie G., Brindza M., Flynn R.A. et al. // Appl. Opt. 2015. V. 54. № 31. P. F139. https://doi.org/10.1364/AO.54.00F139
  12. Ishteev A., Konstantinova K., Ermolaev G. et al. // J. Mater. Chem. C. 2022. V. 10. № 15. P. 5821. https://doi.org/10.1039/D2TC00128D
  13. König T.A.F., Ledin P.A., Kerszulis J. et al. // ACS Nano. 2014. V. 8. № 6. P. 6182. https://doi.org/10.1021/nn501601e
  14. Rubin M. // Sol. En. Mater. 1985. V. 12. № 4. P. 275. https://doi.org/10.1016/0165-1633(85)90052-8
  15. Elliott R.J. // Phys. Rev. 1957. V. 108. № 6. P. 1384. https://doi.org/10.1103/PhysRev.108.1384
  16. Ruf F., Aygüler M.F., Giesbrecht N. et al. // APL Maters. 2019. V. 7. № 3. P. 031113. https://doi.org/10.1063/1.5083792
  17. Kühner L., Wendisch F.J., Antonov A.A. et al. // Light Sci. Appl. 2023. V. 12. № 1. P. 250. https://doi.org/10.1038/s41377-023-01295-z
  18. Rubanov S., Munroe P.R. // J. Microsc. 2004. V. 214. № 3. P. 213. https://doi.org/10.1111/j.0022-2720.2004.01327.x
  19. Gorkunov M.V., Rogov O.Y., Kondratov A.V. et al. // Sci. Rep. 2018. V. 8. № 1. P. 11623. https://doi.org/10.1038/s41598-018-29977-4
  20. Koshelev K., Kivshar Y. // ACS Photonics. 2021. V. 8. № 1. P. 102. https://doi.org/10.1021/acsphotonics.0c01315

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Зависимость средней толщины пленок MAPbBr3, полученных при оптимальных временах внесения антирастворителя, от скорости вращения стеклянной подложки.

Скачать (47KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Оптические изображения пленок MAPbBr3, приготовленных при скорости вращения центрифуги 4400 об./мин, температуре 22°С и различном времени внесения антирастворителя τ = 2, 4, 5, 6 с и ∞ (антирастворитель не добавлялся).

Скачать (234KB)
Метаданные
4. Рис. 3. РЭМ-изображения поперечных срезов пленок MAPbBr3, нанесенных на стеклянную подложку со слоем ITO, очищенную ультразвуковой обработкой (а), воздушной плазмой (б), покрытую тонкой пленкой полиимида (в).

Скачать (142KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Дифрактограммы порошка MAPbBr3 (1) и поликристаллической пленки (2).

Скачать (61KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Структура тестовых решеток, созданных травлением сфокусированным ионным пучком параллельных щелей с увеличивающимся временем облучения: РЭМ-изображение поперечного среза (а), темнопольное ПРЭМ-изображение среза (б), карты распределения атомов брома и галлия (в) и только галлия (г), полученные методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии.

Скачать (297KB)
Метаданные
7. Рис. 6. РЭМ-изображение субволновой решетки, созданной травлением сфокусированным ионным пучком параллельных щелей в пленке MAPbBr3 с периодом 400 нм: общий вид структуры в виде квадрата со стороной 80 мкм и изображение ее фрагмента, полученное при большем увеличении (вставка).

Скачать (263KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Оптические свойства пленки MAPbBr3 (а) и субволновой решетки, созданной сфокусированным ионным пучком путем травления в ней параллельных щелей с периодом 400 нм (б): смоделированные (сплошные линии) и измеренные (точки) спектры пропускания света, линейно поляризованного поперек щелей. Справа приведены схемы плоской пленки и элементарной ячейки субволновой решетки соответственно.

Скачать (294KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024