Наноструктуры перовскита, которые являются новым классом материалов, широко применяемых в светодиодах и лазерах, стали объектом исследования ученых. С помощью нового подхода, основанного на обработке прекурсорами, содержащими ионы иттербия и марганца, были созданы образцы способные излучать свет в различных диапазонах спектра. Весь процесс обработки происходил в растворе при комнатной температуре, а изменение соотношения добавляемых прекурсоров позволяло точно настраивать длину волны излучаемого света. Эта новая технология значительно упростит использование перовскитовых материалов в оптоэлектронике. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Journal of Materials Chemistry, а также отмечены редакционной коллегией и размещены в разделе Hot papers.
Перовскитовые нанокристаллы, содержащие ионы цезия, свинца и галогенов, уже используются для разработки светодиодов и лазеров. Они поглощают ультрафиолетовое излучение и излучают свет определенной длины волны. Легирование этих материалов позволяет контролировать цвет и интенсивность свечения. Ученые обнаружили, что добавление ионов иттербия позволяет получить интенсивное излучение в инфракрасном спектральном диапазоне, что расширяет область применения перовскитов. Однако процесс синтеза легированных наноструктур перовскитов обычно требует высоких температур, что может повлиять на их оптические свойства и ограничить практическое использование.
Ученые из Университета ИТМО, Городского университета Гонконга и Санкт-Петербургского государственного университета разработали новый метод обработки наноструктур перовскита с использованием прекурсоров, содержащих ионы иттербия. Сначала они синтезировали наноструктуры перовскита, а затем добавляли раствор с ионами иттербия, которые встраивались в структуру материала и вызывали инфракрасное излучение. Регулирование количества добавляемого раствора позволяло контролировать оптические свойства образцов. Ученые также исследовали оптические свойства образцов и установили, что свойства легированных перовскитов зависят от расположения ионов в структуре материала.
Далее исследователи применили свой метод с другими ионами, добавляя прекурсоры с ионами марганца к наноструктурам перовскита. Это позволило получить образцы с излучением в красной области спектра, что представляет интерес для создания различных типов светодиодов.
В заключительном эксперименте ученые использовали два прекурсора, содержащих ионы иттербия и марганца. Этот подход позволил получить образцы с излучением в трех различных диапазонах спектра. Изменение соотношения добавляемых прекурсоров позволяло контролировать оптические свойства материалов.
Ученые планируют продолжить исследования наноструктур перовскита, легированных различными ионами, и применить их в фотонике и оптоэлектронике. Дальнейшее развитие этого направления исследований будет связано с созданием прототипов устройств на основе новых материалов.
Источник: Научная Россия