Wetenschappers synthetiseren op hafnium gebaseerde, vacature-geordende perovskiet-nanokristallen door middel van hete injectiemethode

Loodvrij-vacature besteld perovskiet Cs₂m⁴⁺x₆ (X=Cl^–, Br^– of ik^–) nanokristallen hebben een lage toxiciteit, hoge stabiliteit en unieke optische eigenschappen.

In eerder gerapporteerde hete injectiemethoden voor het synthetiseren van perovskiet-nanokristallen worden vaak metaalhalogeniden of metaalacetaten gebruikt als metaalprecursoren. Voor veel nieuwe perovskiet-nanokristallijne systemen is het onvermogen van deze twee soorten metaalzouten om te ioniseren in organische oplosmiddelen echter een belangrijke reden voor het mislukken van de synthese.

Onlangs ontdekte een onderzoeksgroep onder leiding van prof. Han Keli en prof. Yang Bin van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academie van Wetenschappen dat metaalacetylacetonaten een geschikt type metaalprecursor zijn. Door op Hf gebaseerde, op vacatures geordende perovskiet als modelsysteem en hafniumacetylacetonaat als metaalbron te gebruiken, synthetiseerden ze Cs₂HfCl₆ nanokristallen voor het eerst via hete injectiemethode.

Deze studie is gepubliceerd in Laser- en fotonica-beoordelingen op 13 december.

Anders dan eerder gerapporteerde perovskiet-nanokristallen, zijn de nieuw gesynthetiseerde Cs₂HfCl₆ nanokristal is een defect-intolerante halfgeleider.

Om de sub-band gap-defecttoestanden binnen Cs . te verminderen₂HfCl₆ nanokristallen, stelden de onderzoekers een passiveringsstrategie van Sb . voor³⁺ doping, die niet was gemeld in eerdere perovskiet-onderzoeken.

Bovendien doopten de onderzoekers met behulp van zeldzame-aardacetylacetonaten vier zeldzame-aardionen, waaronder Pr³⁺, Tb³⁺, EU³⁺, Hoe³⁺, in het kristalrooster van de Cs₂HfCl₆ nanokristalgastheer, en verkregen afstembare meerkleurige emissies.

Vergeleken met de eerder gerapporteerde met zeldzame-aarde-ionen gedoteerde perovskiet-nanokristalsystemen, maakte het gebruik van zeldzame-aarde-acetylacetonverbindingen het mogelijk om zeldzame-aarde-elementionen onder een relatief mildere temperatuur in het nanokristalrooster te doteren.

“Onze studie biedt niet alleen een effectieve strategie voor het reguleren van de optische eigenschappen van perovskiet-nanokristallen met een vacature, maar verrijkt ook de synthesemethode met hete injectie, die de ontwikkeling van nieuwe perovskiet-nanokristalsystemen kan bevorderen,” zei prof. Han.