Khảo sát tính chất của tinh thể perovskite (C6H5C2H4NH3)2PbCl4 chế tạo bằng phương pháp bay hơi siêu bão hòa
274 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.FEE.2022.303-308Từ khóa:
Tinh thể perovskite; (C6H5C2H4NH3)2PbCl4; Bay hơi siêu bão hòa; Vật liệu sắt điện.Tóm tắt
Trong bài báo này, chúng tôi trình bày nghiên cứu về một số tính chất của đơn tinh thể (C6H5C2H4NH3)2PbCl4 (ký hiệu là PEAPbCl) chế tạo bằng phương pháp bay hơi siêu bão hòa ở nhiệt độ phòng. Cấu trúc tinh thể, tính chất quang, nhiệt độ thay đổi trạng thái và tính chất sắt điện của vật liệu được khảo sát thông qua các phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), quang phổ UV-Vis và phổ huỳnh quang (PL), nhiệt trọng lượng - nhiệt quét vi sai (TGA - DSC), đường cong điện trễ (P-E) tương ứng. Kết quả nghiên cứu cho thấy PEAPbCl có cấu trúc tinh thể hệ đơn tà thuộc nhóm không gian C 2/m với ưu tiên tinh thể (n00) với n = 4, 6, 8,… có độ rộng vùng cấm Eg ≈ 3.54 eV và phát huỳnh quang ánh sáng trắng. Vật liệu chuyển pha ở nhiệt độ TC ≈ 150 oC và phân hủy ở nhiệt độ lớn hơn 200 oC. Đường cong điện trễ cho thấy vật liệu có tính sắt điện. Nghiên cứu này cho thấy tiềm năng sử dụng vật liệu PEAPbCl trong các ứng dụng chuyển hóa và tích trữ năng lượng dựa trên đặc tính sắt điện thú vị của loại vật liệu này.
Tài liệu tham khảo
[1]. A. Kojima, Teshima, K., Shirai, Y., and Miyasaka, T., "Organometal halide perovskites as visible-light sensitizers for photovoltaic cells", Journal of the American Chemical Society, vol. 131, no. 17, 6050-6051, (2009). DOI: https://doi.org/10.1021/ja809598r
[2]. J. Burschka, Pellet, N., Moon, S.-J., Humphry-Baker, R., Gao, P., Nazeeruddin, M. K., and Gratzel, M., "Sequential deposition as a route to high-performance perovskite-sensitized solar cells", Nature, vol. 499, no. 7458, 316-319, (2013). DOI: https://doi.org/10.1038/nature12340
[3]. H. Zhu, Fu, Y., Meng, F., Wu, X., Gong, Z., Ding, Q., Gustafsson, M. V., Trinh, M. T., Jin, S., and Zhu, X. Y., "Lead halide perovskite nanowire lasers with low lasing thresholds and high quality factors", Nat Mater, vol. 14, no. 6, 636-642, (2015). DOI: https://doi.org/10.1038/nmat4271
[4]. G. Xing, Mathews, N., Sun, S., Lim, S. S., Lam, Y. M., Grätzel, M., Mhaisalkar, S., and Sum, T. C., "Long-Range Balanced Electron- and Hole-Transport Lengths in Organic-Inorganic CH3NH3PbI3", Science, vol. 342, no. 6156, 344-347, (2013). DOI: https://doi.org/10.1126/science.1243167
[5]. S. Yakunin, Sytnyk, M., Kriegner, D., Shrestha, S., Richter, M., Matt, G. J., Azimi, H., Brabec, C. J., Stangl, J., Kovalenko, M. V., and Heiss, W., "Detection of X-ray photons by solution-processed lead halide perovskites", Nat Photon, vol. 9, no. 7, 444-449, (2015). DOI: https://doi.org/10.1038/nphoton.2015.82
[6]. W.-Q. Liao, Zhang, Y., Hu, C.-L., Mao, J.-G., Ye, H.-Y., Li, P.-F., Huang, S. D., and Xiong, R.-G., "A lead-halide perovskite molecular ferroelectric semiconductor", Nature Communications, vol. 6, no. 7338, (2015). DOI: https://doi.org/10.1038/ncomms8338
[7]. M. I. Saidaminov, Abdelhady, A. L., Maculan, G., and Bakr, O. M., "Retrograde solubility of formamidinium and methylammonium lead halide perovskites enabling rapid single crystal growth", Chemical Communications, vol. 51, no. 100, 17658-17661, (2015). DOI: https://doi.org/10.1039/C5CC06916E
[8]. Z. Zhang, Yue, X., Wei, D., Li, M., Fu, P., Xie, B., Song, D., and Li, Y., "DMSO-based PbI2 precursor with PbCl2 additive for highly efficient perovskite solar cells fabricated at low temperature", RSC Advances, vol. 5, no. 127, 104606-104611, (2015). DOI: https://doi.org/10.1039/C5RA25160E
[9]. S. Zhang, Audebert, P., Wei, Y., Lauret, J.-S., Galmiche, L., and Deleporte, E., "Synthesis and optical properties of novel organic-inorganic hybrid UV (R-NH3)2PbCl4 semiconductors", Journal of Materials Chemistry, vol. 21, no. 2, 466-474, (2011). DOI: https://doi.org/10.1039/C0JM02121K
[10]. Y. Wu, Islam, A., Yang, X., Qin, C., Liu, J., Zhang, K., Peng, W., and Han, L., "Retarding the crystallization of PbI2 for highly reproducible planar-structured perovskite solar cells via sequential deposition", Energy & Environmental Science, vol. 7, no. 9, 2934-2938, (2014). DOI: https://doi.org/10.1039/C4EE01624F
[11]. N. J. Jeon, Noh, J. H., Kim, Y. C., Yang, W. S., Ryu, S., and Seok, S. I., "Solvent engineering for high-performance inorganic–organic hybrid perovskite solar cells", Nat Mater, vol. 13, no. 9, 897-903, (2014). DOI: https://doi.org/10.1038/nmat4014
[12]. Y. Fang, Dong, Q., Shao, Y., Yuan, Y., and Huang, J., "Highly narrowband perovskite single-crystal photodetectors enabled by surface-charge recombination", Nat Photon, vol. 9, no. 10, 679-686, (2015). DOI: https://doi.org/10.1038/nphoton.2015.156
[13]. C. W. E. v. Eijk, Haas, J. T. M. d., Rodnyi, P. A., Khodyuk, I. V., Shibuya, K., Nishikido, F., and Koshimizu, M. Scintillation properties of a crystal of (C6H5(CH2)2NH3)2PbBr4, 2008 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record, pp. 3525-3528, (2008).
[14]. M. Braun and Frey, W., "Crystal structure of bis(2-phenylethylammonium) lead tetrachloride, C16H24Cl4N2Pb", Zeitschrift für Kristallographie - New Crystal Structures, vol. 214, no. 3, 337-338, (1999). DOI: https://doi.org/10.1515/ncrs-1999-0321
[15]. S. Yang, Niu, W., Wang, A.-L., Fan, Z., Chen, B., Tan, C., Lu, Q., and Zhang, H., "Ultrathin Two-Dimensional Organic–Inorganic Hybrid Perovskite Nanosheets with Bright, Tunable Photoluminescence and High Stability", Angewandte Chemie International Edition, vol. 56, no. 15, 4252-4255, (2017). DOI: https://doi.org/10.1002/anie.201701134
[16]. E. R. Dohner, Hoke, E. T., and Karunadasa, H. I., "Self-Assembly of Broadband White-Light Emitters", Journal of the American Chemical Society, vol. 136, no. 5, 1718-1721, (2014). DOI: https://doi.org/10.1021/ja411045r
[17]. E. R. Dohner, Jaffe, A., Bradshaw, L. R., and Karunadasa, H. I., "Intrinsic White-Light Emission from Layered Hybrid Perovskites", Journal of the American Chemical Society, vol. 136, no. 38, 13154-13157, (2014). DOI: https://doi.org/10.1021/ja507086b
[18]. T. Hu, Smith, M. D., Dohner, E. R., Sher, M. J., Wu, X. X., Trinh, M. T., Fisher, A., Corbett, J., Zhu, X. Y., Karunadasa, H. I., and Lindenberg, A. M., "Mechanism for Broadband White-Light Emission from Two-Dimensional (110) Hybrid Perovskites", Journal of Physical Chemistry Letters, vol. 7, no. 12, 2258-2263, (2016). DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.6b00793
