 К растущему списку двумерных полупроводников, таких как графен, нитрид бора, и дисульфид молибдена, чьи уникальный электронный свойства делают их потенциальными преемниками кремния в будущих устройствах, теперь можно добавить гибридные органо-неорганические перовскиты. Однако, в отличие от других претендентов, которые являются ковалентными полупроводники, эти двумерные гибридные перовскиты представляют собой ионные материалы, что дает им особые свойства.
Исследователи Национальной лаборатории Лоренса Беркли успешно вывели атомно тонкие двумерные листов органо-неорганических гибридных перовскитов из раствора. Ультратонкие листы имеют высокое качество, большую площадь, и квадратный вид. Они также показали эффективную фотолюминесценцию, настройку цвета, и уникальную структурную релаксацию, не наблюдаемую в ковалентных полупроводниковых листах.
Ученые считают, что это первый пример двумерных атомарной тонких наноструктур, изготовленных из ионных материалов. Результаты исследования открывают возможности для фундаментальных исследований по синтезу и характеризации атомно тонких двумерных гибридных перовскитах и вводят новое семейство двумерных полупроводников для наноразмерных оптоэлектронных устройств, таких как полевые транзисторы и фотодетекторы.
Традиционные перовскиты, как правило, являются металл-оксидными материалами, которые отображают широкий спектр увлекательных электромагнитных свойств, в том числе сегнетоэлектричество, пьезоэлектричество, сверхпроводимости и колоссальное магнетосопротивление. За последнюю пару лет, органо-неорганические гибридные перовскиты были обработаны в тонких пленках или массивных кристаллах для фотоэлектрических устройств, которые достигали 20-процентной эффективности преобразования энергии. Разделение этих гибридных материалов на отдельные, свободно стоящих двумерные листы с помощью таких методов, как спин-покрытие, химическое осаждение из паровой фазы и механическая эксфолиация, имели ограниченный успех.
В отличие от методов эксфолиации и паров химических осаждения, которые обычно производят относительно толстые пластины перовскита, ученые были в состоянии вырастить однородные квадратные двумерные кристаллы на плоской подложке с высоким выходом и отличной воспроизводимостью. Они охарактеризовали структуры и состав отдельных двумерных кристаллов, используя различные методы, и обнаружили, что они имеют немного смещенное излучение, которое может быть отнесено к структурной релаксации. Предварительное исследование фотолюминесценции указывает на излучение в 453 нм, которое является немного смещено к красному спектру по сравнению с объемными кристаллами. Это говорит о том, что цветовая настройка может быть достигнута в гибридных перовскитах путем изменения толщины листа, а также состава с помощью синтеза соответствующих материалов.
Хорошо определяемая геометрия этих двумерных кристаллов квадратной формы является признаком высокого качества кристалличности, а их большой размер должен способствовать их интеграции в будущих устройствах.
|
