Metal halide perovskites: from microstructure to optical properties
Structuur en eigenschappen van metaalhalogenide perovskieten
Metaalhalogenide-perovskieten zijn halfgeleiders met een groot potentieel voor een verscheidenheid aan verschillende opto-elektronische toepassingen. Door de ionen waaruit het perovskietrooster bestaat te veranderen, is het mogelijk de eigenschappen van deze materialen aan te passen voor specifieke toepassingen, zoals zonnecellen of lichtgevende dioden. Bovendien kunnen deze materialen direct uit oplossing worden verwerkt, wat het gebruik van grootschalige en kosteneffectieve depositietechnieken mogelijk maakt.
Herman Duim bestudeerde de microstructuur en optische eigenschappen van metaalhalogenide perovskieten met behulp van optische spectroscopie en structurele karakteriseringstechnieken. Allereerst demonstreerde hij dat defecten aan het oppervlak van monokristallen van methylammonium loodtribromide permanent kunnen worden gepassiveerd met behulp van benzylamine, en dat deze procedure gepaard gaat met een onbedoelde kationen-uitwisselingsreactie.
Vervolgens beoordeelde Duim de kwaliteit van films die vervaardigd zijn via een schaalbare rakelprocedure. 2D-perovskieten die op deze manier zijn verkregen zijn zeer kristallijn van aard, maar laten op microscopische schaal heterogene eigenschappen zien. Pogingen om de kristallisatie van gemengde 2D/3D-perovskietfilms te beheersen maakten nog eens duidelijk hoe complex het energetische landschap is dat typerend is voor deze materiaalsystemen. Duim onderzocht de effectiviteit van twee verschillende methoden om hoogwaardige 2D/3D-perovskietfilms met gewenste optische en kristallografische eigenschappen te verkrijgen. Hieruit volgen enkele aanbevelingen met betrekking tot de verwerking van dergelijke materialen.
Ten slotte heeft Duim fundamentele materiaalparameters van gelaagde 2D-perovskieten op basis van lood en tin nauwkeurig bepaald met behulp van magneto-absorptiemetingen. De verkregen waarden voor de excitonbindingsenergie, bandkloof en effectieve massa van ladingsdragers dienen als referentie voor het onderzoeksveld.
Herman Duim verrichte zijn promotieonderzoek bij de afdeling Photophysics and OptoElectronics van het Zernike Institute for Advanced Materials met financiering van de stichting FOM (nu:NWO).
Zie ook dit persbericht: Treating Solar Cell Materials Reveals Formation of Unexpected Microstructures