Химикам удалось получить двумерную пленку из двух разных материалов

N+1Наука

Химики остановили миграцию ионов в перовските

Наталия Самойлова

Enzheng Shi et al. / Nature, 2020

Химикам впервые удалось получить двумерную прямоугольную пленку из двух разных перовскитных материалов. Центральная область состоит из одного перовскита, а обрамление шириной в один микрон — из другого, причем граница между ними очень четкая, с почти атомарным разрешением. Для того, чтобы стабилизировать границу между двумя материалами, ученые затормозили миграцию галогенид-ионов в перовските, с помощью слоя битиофенилэтиламмония. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Полупроводниковые свинцово-галогенидные материалы со структурой перовскита — восходящая звезда современной электроники. Эти материалы дешевы, просты в получении (можно получать растворными методами) и при этом сочетают в себе несколько полезных свойств: высокие коэффициенты поглощения, толерантность к дефектам и большие времена жизни носителя заряда. Эффективность перовскитных солнечных элементов всего за десять лет поднялась с 3,8 до 25,2 процентов, также на их основе изготавливают люминесцентные светоизлучающие диоды и фотодетекторы. В настоящее время ученые работают над повышением стабильности перовскитов: пока она недостаточна для выхода на рынок.

Кристаллическая решетка перовскитного c формулой APbX3 (Pb — свинец, X — галогенид-ион, как правило иодид или бромид) состоит из соединенных вершинами октаэдров PbX6, между слоями которых расположены крупные А-катионы: цезий или органические производные аммония — метиламмоний или формамидиний. Недавно ученые научились получать изолированные слои этого материала — так называемые двумерные или 2D-перовскиты (здесь можно провести аналогию со слоистым графитом и его 2D-формой — графеном). В 2D-перовските часть А-катионов заменяют на более объемные катионы (чаще всего это тоже производные аммония с длинными разветвленными «хвостами»), которые формируют разделяющий слой, в результате материал имеет структуру сэндвича — слой октаэдров PbX6 располагается между двумя слоями органических катионов. Траснспортные свойства (время жизни и длина пробега носителся заряда), а также квантовый выход люминесценции у двумерных перовскитов даже лучше, чем у стандартных трехмерных, поэтому эти материалы очень перспективны для создания фотодетекторов и другой оптоэлектроники.

Двумерный материал можно собрать и из нескольких перовскитов разного состава. Такие двойные или тройные материалы (гетероструктуры) делятся на вертикальные и латеральныме. В вертикальных гетеростуктурах чередуются слои разного состава, например, первый слой может состоять из свинцово-иодидных октаэдров PbI6, второй из производного аммония, а третий — из свинцов-бромидных октаэдров PbBr6. В латеральных гетероструктурах переход от одного состава к другому происходит в плоскости одного слоя — но они обязательно должны быть четко отделены от друга, иначе получится не гетероструктура, а просто смешанный материал. Комбинируя разные составы перовскитов, можно получать материал с желаемыми оптическими и транспортными характеристиками, поэтому такие структуры представляют для ученых и инженеров особый интерес. Впрочем, на практике с их синтезом пока что есть трудности — и особенно это касается латеральных структур. Дело опять в недостаточной стабильности перовскитов: например, в них происходит процесс миграции галогенид-ионов из одной области в другую, в результате на границах двух областей формируются переходные

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

День, когда я перестала стыдиться, что моя мама пьет День, когда я перестала стыдиться, что моя мама пьет

Родственников, злоупотребляющих алкоголем, принято стесняться

Psychologies
Физики пообещали Венере суперионный лед Физики пообещали Венере суперионный лед

Модификация льда-VII может быть более распространенной, чем считалось ранее

N+1
Мультиплан: безумный самолет с 1000 крыльев Мультиплан: безумный самолет с 1000 крыльев

Некоторые изобретатели верили, что чем больше крыльев в самолете, тем лучше

Популярная механика
«Полнейшее отчаяние. Неужели так в каждой квартире?» «Полнейшее отчаяние. Неужели так в каждой квартире?»

Кафка, Буковски, Гоголь и другие о том, как достали соседи

Weekend
Большеротый губан и его секрет — выдвижная челюсть: видео Большеротый губан и его секрет — выдвижная челюсть: видео

Среди коралловых рифов плавает непримечательная рыбка. На первый взгляд

National Geographic
«В тени человека»: посол мира ООН о том, как изучение обезьян помогло лучше узнать людей «В тени человека»: посол мира ООН о том, как изучение обезьян помогло лучше узнать людей

Отрывок из книги британской исследовательницы Джейн Гудолл

Forbes
Сил моих больше нет! Сил моих больше нет!

Что делать, если дети доводят тебя до белого каления

Лиза
«Слухи, образы, эмоции. Массовые настроения россиян в годы войны и революции» «Слухи, образы, эмоции. Массовые настроения россиян в годы войны и революции»

Отрывок из книги В. Аксенова: о крестьянах и их отношении к Первой мировой войне

N+1
Тысячеликое «сейчас» Тысячеликое «сейчас»

Не может быть двух «сейчас»... или может?

Наука и жизнь
Донорские стволовые клетки позволили новорожденному японцу дожить до пересадки печени Донорские стволовые клетки позволили новорожденному японцу дожить до пересадки печени

Первая в мире операция по пересадке клеток печени

N+1
Юлий Гусман: «С детства не выношу, когда меня незаслуженно обижают» Юлий Гусман: «С детства не выношу, когда меня незаслуженно обижают»

Мы надели парадные пиджаки и пошли гулять по Ленинскому проспекту

Караван историй
Глоток пива после ядерной войны: реальный эксперимент Глоток пива после ядерной войны: реальный эксперимент

Как могут пересекаться ядерное оружие и пиво?

Популярная механика
Режиссер Тайка Вайтити — о карантине, юморе и Гитлере Режиссер Тайка Вайтити — о карантине, юморе и Гитлере

Тайка Вайтити — о том, как относится к кино и клоунам в современной политике

РБК
Не в деньгах счастье: олигархи, которые покончили с собой, от Босова до Уилсона Не в деньгах счастье: олигархи, которые покончили с собой, от Босова до Уилсона

Даже управляя бизнес-империями, можно быть совершенно несчастным

Cosmopolitan
Ты сможешь! Как вера в ребенка помогает вырастить его счастливым Ты сможешь! Как вера в ребенка помогает вырастить его счастливым

Отрывок из книги Дмитрия Чернышева: какие методики воспитания существовали

Forbes
Ваш домашний сад: 5 простых шагов, чтобы начать озеленение интерьера Ваш домашний сад: 5 простых шагов, чтобы начать озеленение интерьера

Рассказываем, как создать дома зеленый уголок

Esquire
Откуда взялись автомобилистки, авиаторши и циклистки Откуда взялись автомобилистки, авиаторши и циклистки

Отрывок из книги Ирины Фуфаевой о значимости феминитивов

СНОБ
Миф о золотом веке: каким получился сериал «Голливуд» Миф о золотом веке: каким получился сериал «Голливуд»

Мини-сериал Райана Мерфи позволяет забыть о вирусах и карантинах

РБК
«Дуров бросил их с криком «Спасайся, кто может»: история краха TON глазами инвестора «Дуров бросил их с криком «Спасайся, кто может»: история краха TON глазами инвестора

Что пошло не так с блокчейн-платформой TON

Forbes
Стать лучшей версией себя: 7 книг для саморазвития от вице-президента Whirpool Стать лучшей версией себя: 7 книг для саморазвития от вице-президента Whirpool

Книги, которые перевернут ваше представление о себе

Forbes
Почему исследования в пользу «жаворонков» в корне не верны Почему исследования в пользу «жаворонков» в корне не верны

Книга, где развенчиваются мифы о «жаворонках» и «совах»

СНОБ
Архитекторы неолита: в древнейшем храмовом комплексе мира выявили скрытый геометрический рисунок Архитекторы неолита: в древнейшем храмовом комплексе мира выявили скрытый геометрический рисунок

Комплекс Гёбекли-Тепе до сих пор остается самой загадочной постройкой неолита

National Geographic
От лошадей до Aurus: на чем принимали Парады Победы От лошадей до Aurus: на чем принимали Парады Победы

Вспоминаем историю торжественных автомобилей СССР и России

РБК
«Сейчас нет никого, кто бы не чувствовал себя уязвимым». Юлий Дубов о Босове, Быкове, Березовском и других героях «лихих 90-х» и дней сегодняшних «Сейчас нет никого, кто бы не чувствовал себя уязвимым». Юлий Дубов о Босове, Быкове, Березовском и других героях «лихих 90-х» и дней сегодняшних

«Сноб» побеседовал с российским предпринимателем и писателем Юлием Дубовым

СНОБ
Все не так и все не то: виновата «плохая» энергия? Все не так и все не то: виновата «плохая» энергия?

Негативная энергия может сказываться на здоровье

Psychologies
Особы тяжкие Особы тяжкие

Спустя 13 лет крепкой дружбы Брайан Крэнстон и Аарон Пол все еще вместе

Esquire
Кислотная расцветка помогла кораллам вернуть симбионтов Кислотная расцветка помогла кораллам вернуть симбионтов

Красочное обесцвечиание возникает у кораллов в ответ на тепловой стресс

N+1
Без косметики и укладки: самые честные звездные селфи на карантине Без косметики и укладки: самые честные звездные селфи на карантине

Знаменитости расслабились и предстали перед поклонниками в естественном виде

Cosmopolitan
Зачем человеку хвост, а курам — зубы: атавизмы и рудименты Зачем человеку хвост, а курам — зубы: атавизмы и рудименты

Эволюция — путь проб и ошибок, который оставил следы в организмах животных

Популярная механика
Правила жизни Бьорк Гудмундсдоттир Правила жизни Бьорк Гудмундсдоттир

Правила жизни исландской певицы Бьорк

Esquire
Открыть в приложении