В поисках солнечных элементов и светодиодов нового поколения американские ученые из Национальной лаборатории в Лос-Аламосе создали инновационные двухмерные гибридные перовскиты, которые позволят производить более совершенные оптоэлектронные устройства: детекторы, лазерные диоды, дешевые солнечные батареи.
«Наш материал — это многослойная структура, состоящая из стопки двухмерных слоев перовскитов с нанометровой толщиной (как пачка простыней), где перовскиты разделены тонкими органическими слоями», — говорит Жан-Кристоф Бланкон, ведущий автор статьи, опубликованной в журнале Science.
Двухмерные перовскиты Руддельсдена — Поппера являются квантовыми ямами, в которых энергетическую щель можно настраивать, меняя толщину перовскитового слоя. Открытие ученых противоречит классическим квантовым системам, в которых электроны и дырки крепко связаны кулоновским взаимодействием или экситонами. Фотофизикой тонких пленок перовскитов Руддельсдена — Поппера с толщиной более 1,3 нм управляют низкоэнергетические состояния, связанные с электронной структурой краев перовскитовых слоев. Эти состояния открывают прямой путь к распаду экситонов на свободные носители, которые значительно улучшают производительность оптоэлектронных устройств, пишет Phys.org.
«Это квантовые гибридные материалы, обладающие физическими свойствами как органических полупроводников, так и неорганических полупроводящих квантовых ям. Мы только начинаем понимать взаимосвязь органических и неорганических компонентов в двухмерных перовскитах, и этот результат помогает объяснить, как уникальные свойства возникают из-за соперничества физических свойств», — говорит Джаред Крочет, участник исследования.
«Когда мы впервые создали эти материалы, мы надеялись, что качественные образцы будут обладать новыми оптоэлектронными свойствами, — говорит соавтор исследования Меркурий Канатцидис из Северо-Западного университета. — Они превзошли наши ожидания и доказали, что являются поистине удивительной системой. Мы всего лишь приподняли край завесы того, что находится внутри этого двухмерного семейства, и предвкушаем новые открытия».
Уникальные свойства перовскитов использовали и ученые Политехнической школы Лозанны, предложившие создавать из них жесткие диски нового поколения. Кристаллическая структура нового материала сочетает преимущества ферромагнетиков и фотопроводников. Это сочетание создает совершенно новый феномен: «плавление» намагниченности под воздействием фотоэлектронов.
