研究钙钛矿材料的有效方法亚博网站下载

钙钛矿是氧化钛钙矿物组成的钛酸钙-比率₃。矿物在俄罗斯和它在1839年首次被发现已经被发现,钙钛矿结构的阳离子的嵌入可以允许不同的材料工程。亚博网站下载通常,他们遵循一个ABO血型₃公式,通常是“A”是一种碱或稀土金属和B是一个3 d, 4 d或5 d过渡金属。

发现钙钛矿有良好的磁性,电气,和超导特性。的能力将离子和键角的灵活性允许不同钙钛矿材料的工程。亚博网站下载这些性质使钙钛矿很有吸引力对于许多不同的应用程序,如光伏发电。

利用拉曼光谱探针钙钛矿电影的退化

自2009年推出以来,卤化铅钙钛矿的效率大大增加。他们具有成本效益的生产和优良的性能使他们适合光伏应用。

然而,卤化铅钙钛矿著称的不稳定温度进行调整时,光,和氧,以及同质性的问题。为了更好地理解退化力学,测试他们的稳定是至关重要的一个实际的情况,比如在一个设备堆栈。

为了检查个别钙钛矿的退化层,除了降解动力学,拉曼光谱是一种强大的探测工具。拉曼映射方法也可以用来研究钙钛矿的同质性的电影。湿度和温度改变时,一个Linkam RH95和THMS600-H利用进行原位拉曼光谱和理解更深入的降解动力学。

首先,检查设备堆栈的热降解加热到150°C。同时建立;降解是依赖于顶部和底部层,热降解了不可逆,影响整个MAPI的电影。它是由电影的同质性,而不是结构层。

使用现场湿度实验中,拉曼信号建立的脱水干燥钙钛矿是几乎完全可逆的一次。然而,拉曼峰的进一步勘探表明,脱水呆在非盟地区,这表明一些水分仍被困在这个领域。如果被困水分可以删除,设备性能可能会完全康复。

图1所示。原位拉曼光谱强调可逆脱水时相对湿度下降也表明存在脱水物种在非盟地区(Hooper, 2017)。

使用控制工程改善功能

常用的基质功能氧化物薄膜,LaAlO₃和SrTiO₃是宽的带隙绝缘体perovskite-based结构。离子的加入音乐他们的电子能带结构和增强他们的光学和磁性。这些氧化物之间的界面相互作用促使导电和非磁性,磁性绝缘氧化物。

在许多研究中,关注提高泄漏电流是由结构性缺陷引起的。理解这些缺陷实验和理论上是至关重要的为了更好的利用这种材料在电子和光学应用。亚博网站下载

晶格应变也会影响缺陷的动力学和作用。流行的理论认为,具体操纵这些缺陷可以给许多不同的过渡金属氧化物功能。一个有用的技术来探测这些缺陷进一步提供的拉曼光谱。

低温拉曼光谱是由设定一个温度范围在-196°C到600°C,利用WiTec拉曼光谱仪和Linkam HFS600-PB4液氮泵。温度阶段被用来进行温度依赖性的角动量州超过80到300 K (-193°C到26°C),它允许考试的衰变角动量州增加温度。

表1。拉曼峰LaAlO观察₃在低温下(萨哈,2016)。

低温测试提供依据小说转换在室温下消失。发现这些转换磁敏感,这表明磁缺陷产生的自由度。

结论

理解如何优化钙钛矿函数和属性对提高效率是至关重要的。重元素的存在在过渡金属氧化物被发现的关键敏感的磁场。

这些角动量州和新颖的光学应用的磁相互作用可以定制。磁自由度可以改变和优化稀土钙钛矿对光学应用。

最后,了解湿度影响钙钛矿层堆栈中的差异表明,针对干燥将改善和恢复设备性能。优化这样的演出将有巨大的优势对未来通信和微电子学的发展。

图2。磁场依赖新的高峰出现在低温。峰秀塞曼分裂这表明磁场的存在自由度(萨哈,2016)。

源和进一步阅读

• Hooper K.E.A. et al。(2017)。探索嵌入式的退化和同质性钙钛矿半导体层由拉曼光谱在光伏设备。理论物理。化学。化学。phy。19日,5246;DOI: 10.1039 / c6cp05123e
• Lufaso迈克尔·w·;伍德沃德,帕特里克·m . (2004)。“姜泰勒扭曲,阳离子订购和八面体倾斜在钙钛矿”。晶体学报:b卷60:10。doi: 10.1107 / S0108768103026661。
• 佩纳·m·a·;Fierro, j·l . (2001)。“钙钛矿氧化物的化学结构和性能”(PDF)。化学评论,101 (7):1981 - 2017。doi: 10.1021 / cr980129f。PMID 11710238。
• 萨哈,s . et al。(2016)。稀土钙钛矿磁模式:Magnetic-Field-Dependent非弹性光散射研究。科学。众议员6,36859;doi: 10.1038 / srep36859
• 温克,兼;Bulakh,安德烈(2004)。矿物质:他们的宪法和起源。纽约:剑桥大学出版社。p。413。ISBN 978-0-521-52958-7

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